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河流水动力及水质模型研究的开题报告

一、研究背景及意义

随着水资源的日益紧缺和水环境污染问题的日益严重，研究河流水动力及水质模型成为解决水资源和水环境问题的重要手段。河流水动力模型可以揭示河流水流的运动特性和演化规律，为开展河流治理提供科学依据。水质模型可以预测河流水质变化趋势和污染物的传输规律，为污染物的处理和修复提供科学指导。

二、研究内容

本研究的基本内容包括以下方面：

1.开发基于二维水流模型的河流水动力模型，模拟河流水位、流速、流量等关键参数的变化规律；

2.结合水质模型，模拟污染物在河流中的传输输移、分布规律及水质变化趋势；

3.围绕区域内的典型河流，构建相应的水动力和水质模型，进行模拟和预测；

4.利用模型预测优化河流水质状况，提出治理方案和策略。

三、研究技术路线

本研究采取以下技术路线：

1.建立数学模型。选取典型河流和水质监测数据，建立二维水流模型和水质模型，结合水位、流速、流量、COD、氨氮等指标，深入分析河流水动力和水质演化规律；

2.模型参数定量测定。对河流水动力参数和水质参数进行实地观测和采样测试，获取基础数据，研究各参数之间的相互影响；

3.模型求解及数据分析。将采集的数据与建立的模型相结合，利用计算机软件进行数值求解，并进行结果分析和评价；

4.模型优化。针对模型预测的结果进行调整和优化，提出合理的治理方案和策略。

四、预期成果

本研究预期达到以下成果：

1.建立基于二维水流和水质模型的河流水动力及水质模拟预测体系，实现对河流水动力和水质状态的可视化显示；

2.揭示河流水动力演化规律、协同与调控机制，为河流治理提供科学基础；

3.模拟预测河流水质的变化趋势和污染物的传输、分布规律，为污染物治理和修复提出科学策略；

4.提出区域性的河流治理方案和策略，为水资源可持续利用和水环境保护提供科学支撑。

五、研究难点

1.水动力及水质模型参数的准确测定；

2.河流水动力和水质之间的相互作用和协同规律的深入研究；

3.模型预测的精度和准确性的提高；

4.对模型预测结果进行可靠性评价。

六、研究方案安排

1.研究前期：搜集河流水动力及水质模型的相关文献，了解国内外研究状况及发展趋势；实地观测和采样测试，获取所需数据；

2.研究中期：建立水动力和水质模型，解决模型参数的确定、求解及分析等问题；模型的验证和评估，明确模型精度和准确性；

3.研究后期：结合模型预测结果，提出有效的河流治理方案和策略；撰写研究论文，完成学术和技术性质的成果展示和交流。

七、研究参考文献

1.魏凤波,田真星,金茂稳.河流水动力及水质模拟研究综述[J].水力发电学报,2018,37(09):1-9.

2.王冠杰.河流水动力学理论及其应用[M].北京:北京大学出版社,2007.

3.孙秀萍,王庆生,李冬玲.河流水动力学的数学模拟步骤及其应用[J].河海大学学报(自然科学版),2002,30(05):523-526.

4.张春华,王茂祺,王正印.河流水动力数学模型建立及分析方法:以松花江为例[J].水利学报,2011,42(11):1319-1325.

5.王煜.河流水质模型研究进展[J].化学进展,2018,30(09):1294-1303.