污染物在河流中迁移转化的计算机模拟研究

摘要

随着工业化进程的不断推进，现代工业对于地表水的污染日趋严重，污染物进入河流后的迁移转化规律对于流域整体治理具有非常重大的意义。以前我们利用人工测量需要耗费大量的时间、人力、物力，而且其得出的结果准确性精度很难具有稳定性，另外人工测量的结果也会有相对的滞后性。因此，如何保证模拟结果的准确性、精确性和稳定性等具有十分重要的意义。 本文以污染物在河流中迁移转化的基本理论为依据，在对污染物在河流中运动特征(推流迁移、污染物在流体中的分散作用、污染物的衰减和减化)分析的基础上，结合反应污染物在环境介质中运动的环境质量基本模型(零维模型、二维模型和三维模型)，借助于现有MATLAB的强大功能，创建了污染物在河流中扩散模式的计算机模拟软件包。污染物在河流中迁移转化软件包在MATLAB环境下运行，可直接调用污染物在河流中扩散模式软件包里的函数，实现实时计算，快速求取预测点污染物浓度，并可将模拟结果可视化，直观形象的显示出预测点污染物浓度的扩散分布图，及污染物的迁移转化趋势图。同时，可粗略显示污染物在河流中某点浓度分布图及其总体分布趋势图。用通用数据对软件包进行测试，取得了成功。 利用模拟结果对于污染物在河流中迁移转化规律的影响因素进行可视化研究，分析了不同模式间的相互关系，并对模型选择、参数处理、研究方法等提出了建议，对扩散模型的发展趋势及软件包的完善进行了探讨。但还应不断充实和完善污染物迁移转化模式和污染物以迁移转化软件包，扩大其实用性，具体性，精确性。

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第一章绪论

1.1研究的意义

1.2国内外研究现状分析

1.2.1国外的研究状况

1.2.2我国的状况

1.3本文的工作

1.4研究方法和关键技术

第二章污染物在河流迁移转化模型的建立

2.1污染物在河流中的运动特征

2.1.1推流迁移

2.1.2污染物在流体中的扩散作用

2.1.3污染物的衰减和转化

2.2基本模型的推导

2.2.1零维模型

2.2.2一维模型

2.2.3二维模型

2.2.4三维模型

第三章污染物在河流中迁移转化规律计算机模拟软件包开发

3.1 MATLAB语言

3.2 Simulink

3.3软件包设计

3.4 M文件编程

3.4.1污染物迁移转化软件包

3.4.2二维模型

3.4.3三维模型

3.5函数的执行

3.6计算结果及其可视化

第四章软件功能介绍

4.1计算机模拟界面介绍

4.1.1计算机模拟主界面介绍

4.1.2模拟界面介绍

第五章计算机模拟结果和讨论

5.1二维连续稳态点源排放的模拟和讨论

5.2三维连续稳态点源排放的模拟和讨论

5.2.1源强Q对污染物迁移转化的影响

5.2.2流速ux对污染物迁移转化的影响

5.2.3湍流系数Ez对污染物迁移转化的影响

5.2.4湍流系数Ey对污染物迁移转化的影响

第六章结论与展望

6.1结论

6.2建议与展望

参考文献

致谢