【摘 要】
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随着社会经济的快速发展,人类活动对河流和湖泊等水环境造成了不可逆转的危害。研究河流湖泊中水质浓度的变化规律,对有效地治理河流湖泊水污染问题具有重要意义。本文建立了SWE-SPH-NSMI水质模型,包括SWE-SPH水动力学模型和NSMI水质模型,NSMI水质模型考虑了藻类（Ap）、有机氮（OrgN）、氨氮（NH4）、硝酸盐（NO3）、有机磷（OrgP）、无机磷（TIP）、含碳生化需氧量（CBOD）
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随着社会经济的快速发展,人类活动对河流和湖泊等水环境造成了不可逆转的危害。研究河流湖泊中水质浓度的变化规律,对有效地治理河流湖泊水污染问题具有重要意义。本文建立了SWE-SPH-NSMI水质模型,包括SWE-SPH水动力学模型和NSMI水质模型,NSMI水质模型考虑了藻类（Ap）、有机氮（OrgN）、氨氮（NH4）、硝酸盐（NO3）、有机磷（OrgP）、无机磷（TIP）、含碳生化需氧量（CBOD）和溶解氧（DO）这8个水质状态变量。采用光滑粒子流体动力学（Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH）法对浅水方程（Shallow Water Equation,SWE）和具有源汇项的对流扩散方程进行了离散求解,模拟了湖泊中水质浓度变化的情况。本文主要的研究如下:（1）将所建立的1D SWE-SPH-NSMI水质模型中的CBOD和DO与SP模型及其解析解进行了对比验证,表明了模拟结果与SP模型模拟值及其解析解完全吻合。（2）以渤海湾为研究对象,对理想地形情况下2D SWE-SPH-NSMI水质模型进行模型参数率定和验证。模拟结果表明OrgN和OrgP的浓度变化曲线与文献中的模拟结果完全吻合,Ap、NH4、NO3、TIP、CBOD和DO的浓度变化曲线与文献中的模拟结果基本上吻合。SWE-SPH-NSMI水质模型模拟的结果是比较合理的,结果具有准确性。（3）在已验证模型的基础上,以玄武湖为研究对象,考虑玄武湖的实际地形,对SWE-SPH-NSMI水质模型进行模型参数率定和模型验证。结果表明该模型模拟水位值与文献中实测水位的绝对误差小于3.0cm的占82.6%,其最大误差为3.5cm,水位模拟值与文献中的模拟值和实测水位值基本上吻合。该模型中TN和TP的模拟值与文献中实测值的绝对误差分别为3.77%和11.29%,绝对误差均小于文献中的绝对误差。模拟结果表明了SWE-SPH-NSMI水质模型是可靠的,模拟结果具有准确性。
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