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基于对流扩散方程的水质预测模型研究.pdf

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INDUSTRIALWATERWASTEWATER工业用水与废水Vol.55No.1Feb.,2024

技术与经验

基于对流扩散方程的水质预测模型研究

张晨璐,宋金玲*,康燕,张经武,樊刘炎

(河北科技师范学院数学与信息科技学院河北省农业数据智能感知与应用技术创新中心,

河北秦皇岛066004)

摘要:为了实现河流水质的细粒度监测,以对流扩散方程为基础,构建细小水段的水质关系模型,在空间维

度上对流域水质进行预测。首先,求解一维对流扩散方程的显示差分解、隐式差分解和解析解(也叫精确解),构

建出以一定的时间步长和空间步长为单位的细小水段水质关系模型,并对这些方法的精度进行验证。然后,依据

木兰溪的实际水文情况,以某段为例,按照构建的对流扩散水质预测模型,求解该河段中某时刻各个节点的污染

物浓度,实现该河段水质的细粒度预测,通过该应用验证隐式差分法具有较高的精度,使用隐式差分法进行空间

维度预测具有一定可行性。

关键词:水污染;水质预测;对流扩散方程;数值模拟;空间维度;隐式差分法;解析法

中图分类号:X703.1文献标志码:A文

文章编号:1009-2455(2024)01-0054-06

Astudyofwaterqualitypredictionmodelbasedonconvection

diffusionequation

ZHANGChenlu,SONGJinling,KANGYan,ZHANGJingwu,FANLiuyan

(SchoolofMathematicsandInformationTechnology,HebeiNormalUniversityofScienceandTechnology,Hebei

AgriculturalDataInteligentPerceptionandApplicationTechnologyInnovationCenter,Qinhuangdao066004,China)

Abstract:Inordertorealizefine-grainedmonitoringofriverwaterquality,waterqualityrelationshipmodel

ofsmallwatersegmentwasconstructedbasedonconvectiondiffusionequation,andthewaterqualityofthebasin

waspredictedinspatialdimension.Firstly,theexplicitdifferencedecomposition,implicitdifferencedecomposi-

tionandanalyticalsolution(alsocalledexactsolution)ofone-dimensionalconvection-dffusionequationwere

solved,andthewaterqualityrelationshipmodelofsmallwatersegmentinacertainunitoftimestepandspace

stepwasconstructed,andtheprecisionofthosemethodswasverified.Then,accordingtotheactualhydrological

situationofMulanRiver,thepollutantconcentrationvalueofeachnodeintheriversegmentatacertaintime

wassolvedasanexa

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