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北京通州北运河水动力水质模型验证
北京通州北运河水动力水质模型验证

北运河是流经北京市东郊和天津市的一条河流,为海河的支流。干流通州至天津也即京杭大运河的北段。古称白河、沾水和潞河。其上游为温榆河,源于军都山南麓,自西北而东南,至通州与通惠河相汇合后始称北运河。为了将水动力水质模拟应用于黑臭水体治理,第一步需要验证水动力水质模型的适用性和准确定。

为此,北京市水利局和北京市水科院联合在北运河北京段选取一段河流进行物模试验,然后委托北京三易思创科技有限公司进行数值模拟,通过两者对比来验证模型的适用性和准确性。

选取的河段上下游均由闸门控制,可以充分人为控制河道内的水动力条件,同时沿途没有流入的水流和污染负荷,因此可以从一定程度上隔绝其他未知因素的干扰。首先通过控制上下游闸门,将该河段的内水全部放空,然后开启上游闸门放水,并且每日监测从上游至下游沿途一共5个点的流量和水质。

本次数值模拟主要用于验证水动力水质模型的适用性和准确定,因此定义一个水动力+水质问题。使用3EWATER建模工具软件,建立基于Delft3DFlowWaq模块耦合的水动力水质模型。

3EWATER软件中直接整合了国家测绘标准的“天地图”地理底图,同时可以支持通用格式的地图shp文件加载,建模工程师对照底图结合北运河精确轮廓进行了网格绘制。由于Delft3D支持曲面正交网格,因此绘制出的网格能够很好的贴合北运河蜿蜒曲折的河流形态。北运河沿途的底部地形高程通过关键断面实测断面高程分布进行插值处理。完成基本建模后,先对北运河的水动力水质模型进行率定和验证。

北京通州北运河水动力水质模型验证

北运河曲面正交网格

在完成水动力模型率定和验证后,加入化学需氧量、氨氮、总磷三种水质参数以及对应的水质过程,对水质模型率定和验证。

北京通州北运河水动力水质模型验证

监测断面氨氮浓度验证

从水动力和水质模型验证的结果来看,基于Delft3D计算引擎的水环境数值模拟软件3EAWTER能够很好的满足城市黑臭水体水动力水质模拟的需要,其结果也得到了北京市环保局和北京市水科院的认可。

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