MIKE 3水质培训教程 DHI China ECO Lab简介 ECOLab是DHI在传统的水质模型概念发展起来的全新的水质和生态模拟工具。ECOLab软件 开发的理念和方法非常先进,用户不仅可以修改模型参数,更重要的是可以修改模型核 心程序、甚至编写新程序,然后ECOLab将其与MIKE 11/21/3的HD、AD集成计算。 DHI已经将大部分传统的水质模块转换成ECOLab通用模板,供用户调用或修改使用,包括 : 水质模块 富营养化模块 重金属模块 1 应用领域 河流、湿地、湖泊、水库、河口、海岸和海洋 各生态系统反应的空间预测 简单和复杂的水质研究 环境影响和优化研究 规划和可行性研究 水质预报 2 内置模板和使用手册 DHI预定义的ECO Lab模板在以下目录中: C:\Program Files\DHI\2009\MIKE Zero\Templates\ECOLab 使用手册和说明在以下目录中: C:\Program Files\DHI\2009\MIKE Zero\Manuals\MIKE_ZERO\ECOLab WQ-水质模块 2.1 MIKE 3 WQ 水质模块的目标 MIKE 3水质模型主要针对湖泊、海洋区域的污水排放引起的水质问题,比如BOD/DO, 富营养化和细菌污染。 2.2目前水质模块可进行以下模拟: 大肠杆菌,粪大肠杆菌/总大肠杆菌的传输和死亡(用一级降解来表示),降解速率 取决于当地的光强,温度和盐度条件等。 BOD-DO关系,即排放的有机物所引起的耗氧。考虑以下几个过程: BOD一级降解 BOD降解引起的耗氧 底泥需氧量 水体中的呼吸作用 光合作用产氧 水气相互作用下的氧交换 (大气复氧) BOD- DO模块包括不同营养物(氨氮,硝酸盐和磷)以及三种BOD形式:溶解性,悬浮性 和沉积性BOD。使用该模块需要设置三种BOD组分的一级降解速率。悬浮和沉积的B OD将考虑沉降和再悬浮。该模块中氧平衡过程主要包括:BOD降解需氧量,底泥需 氧量,硝化反应需氧量,光合作用产氧,呼吸作用耗氧以及大气复氧。营养物转化 的基本过程包括:BOD降解释放有机氮和磷,产生的氨氮经硝化反应变成硝酸盐氮 ,最终通过反硝化作用生成氮气,释放在大气中。同时,BOD降解所释放的部分氨 氮和磷可以被浮游生物,植物和细菌所吸收。 用户可以按实际需求自定义多种污染物质,并定义相应的降解速率进行模拟。 典型污染问题 与典型污染问题相关的污染物质有: 近海水域中与健康相关的微生物 耗氧物质 营养物质 异生化合物,例如有危害性或毒性的化合物 与健康相关的微生物 对于近海水域微生物调查的主要目的在于指出其用水安全性,或是作为对该处鱼类, 贝类等生长环境的调查。一个全面的微生物风险评估包括: 环境健康评估 包括关于排水管道或污水排放口,雨水排放口的季节性变化,水温,流量,潮汐变化 等信息,以及一个报告和行动系统以确保水质恶化引起的问题能及时通知到健康权威 机构并作出相应处理。 指示剂生物体的出现和这些生物体的行为,包括其与物理-化学因素及相关病原 体关联的死亡速率(基于光强、盐度、水温、沉降速率和污染程度等)。 病原体的呈现 耗氧物质 耗氧物质分为溶解性和悬浮性物质,与氧进行生物或生物化学作用,消耗水中的溶解 氧。这些耗氧物质主要是一些不同类型的有机物,具有不同类的降解速率。生化需氧 量(BOD)是间接反映水中能为微生物分解的有机物总量的一个综合指标。有机物在 有氧条件下为微生物分解产生H2O、CO2和NH3。一般BOD以被检验的水样在标准条件下 5天内的耗氧量为代表,称为BOD5。 营养物质 许多营养物质都是生物生长的必要元素。适量的营养物对于水中微生物的生长及活动 是必需的,然而,一旦营养物质过量就会引起富营养化,将引起一系列的问题,如水 体污浊,河床底部缺氧,生物沉积量的增加等。富营养化模块可用来模拟这种情况, 因为该模块考虑到藻类对其它物质的直接影响。 在营养物质中氮和磷是最重要的,它们是水生植物生长的控制因子。氮以氨氮和硝酸 盐这两种无机氮的形式存在。许多国家对近海水域中的这些营养物质都设定了浓度标 准。MIKE 3 水质模型 (WQ) 就是设计用于评估和这些标准浓度相关的水质问题。MIKE 3富营养化模块(EU)更为复杂,一般水质问题无需使用。 水质模块状态变量涉及到的主要过程描述: DO:reaera (大气复氧) + phtsyn (光合作用) – respT (呼吸作用) – BodDecay (BOD降解) - SOD (底泥需氧量) – OxygenConsumptionFromNitrification (硝化耗氧) TEMP:Rad_in (太阳辐射) - Rad_out (长波辐射) AMMONIA:Ammoni
MIKE 3水质模型是丹麦水研究所(DHI)开发的一款高级水质模拟工具,它扩展了传统的水质模型概念,推出了ECOLab,一个允许用户自定义模型参数甚至核心程序的平台。ECOLab能够与MIKE 11/21/3的其他组件如Hydrodynamics(HD)和Advection Dispersion(AD)模块集成,适用于广泛的水环境模拟,包括河流、湿地、湖泊、水库、河口、海岸和海洋等。
ECOLab提供了预定义的模板,例如水质模块、富营养化模块和重金属模块,用户可以根据需要调用或修改。水质模块专注于模拟污水排放导致的水质问题,如BOD/DO关系、富营养化和细菌污染。其中,BOD-DO模块模拟了BOD(生化需氧量)的一级降解、由BOD降解引起的溶解氧消耗,以及光合作用产氧、底泥需氧量、水体呼吸、大气复氧等过程。这个模块还包含了氨氮、硝酸盐和磷等营养物质,以及不同形态的BOD,如溶解性、悬浮性和沉积性BOD。
富营养化模块专门处理由于氮、磷过量导致的水体富营养化问题,这些物质是藻类生长的关键因素,过多会导致藻华爆发,影响水体质量和生态环境。模块考虑了氮的氨氮和硝酸盐形式,以及磷的存在,这些物质可以通过微生物活动转化为其他形式,如反硝化作用生成氮气。
此外,ECOLab还可以模拟与健康相关的微生物,如大肠杆菌和粪大肠杆菌,评估它们在水体中的传播和死亡。全面的微生物风险评估包括环境健康评估、指示生物体的行为和病原体的呈现。耗氧物质的模拟涵盖了不同类型的有机物,它们通过生物或生物化学反应消耗溶解氧,BOD5是衡量这一过程的重要指标。
MIKE 3水质模型还提供了对营养物质的详细处理,特别是氮和磷,因为它们对水生植物生长有显著影响。模型可以评估这些物质是否达到国家设定的浓度标准,帮助决策者解决富营养化问题。在使用ECOLab时,用户可以自定义污染物类型和降解速率,以适应特定的研究需求。
ECOLab的用户界面友好,预定义的模板和详细的使用手册使得模型应用更加方便。模板和手册的路径分别为C:\Program Files\DHI\2009\MIKE Zero\Templates\ECOLab和C:\Program Files\DHI\2009\MIKE Zero\Manuals\MIKE_ZERO\ECOLab。通过这些工具,研究人员和工程师可以进行各种环境影响和优化研究,规划和可行性研究,以及水质预测,确保水环境的可持续管理。
2026-02-06 21:19:01
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