1樓：淚笑
1 研究背景
人工濕地是人工建造的、可控制的以及工程化的濕地系統，為保證汙水在其中有良好的水力流態和較好的去除效率，需要對其水力引數和汙染物吸附降解係數進行優化組合，通過數值模型實現其引數優化和執行效果的**在濕地設計過程中十分必要。隨著人工濕地處理汙水的廣泛應用，各種濕地模型的開發也隨之出現，國內外現已有十幾種濕地模型得到開發和應用［1］。廖新俤等［2］提出了基於執行溫度和進水濃度的濕地出水cod**模型。
賈忠華等［3］用drainmod模擬不同來水情況對西安濕地的影響。段康前等［4］對濕地水模型作了詳細的論述，並結合深圳灣流域建立了多種水文模型。焦璀玲等［5］對平陰濕地示範區進行了二維流場的數值模擬。
feng等［6］在2023年開發了濕地二維擴散模型。kadlec等［7］在2023年開發了乙個動力學模型，不過其未考慮季節性變化。目前，由於潛流式人工濕地機制的複雜性，國內外開發的潛流式濕地模型還很少。
在現有的濕地模型當中，水力引數的模擬較多而其他水質引數模擬的很少［8］。大多數濕地模型屬於集中引數模型，沒有考慮引數在空間的變化情況及季節因素。吳振斌等［9］通過對有植物濕地系統和無植物濕地系統進行了比較研究，結果表明植物濕地系統即使在冬季也存在降解能力。
因此，考慮引數分割槽與季節因素後建立的濕地水流與溶質運移耦合模型將會使潛流式人工濕地數值模擬更加全面，使其作為**潛流式人工濕地水力學特性、優化潛流式人工濕地水力學設計的研究方法和設計工具具有更重要的意義。
本文利用feflow軟體綜合考慮引數分割槽與季節因素對潛流式人工濕地系統的水流和汙染物運移進行模擬，以瀋陽市輝山明渠人工濕地為例，系統闡述模型的建立與驗證過程，並預估了該人工濕地基質層流場變化及溶質運移情況，為利用潛流式人工濕地處理汙水的工程設計提供科學依據。
2 研究區域概況
輝山明渠人工濕地主體工程位於輝山明渠入渾河河口旁，主體工程由預處理設施和濕地兩部分組成，占地2hm2，設計汙水日處理能力為3萬m3/d，主要處理來自輝山明渠的汙水，汙水處理後經過渾河河口緩衝區的後處理，最後排入渾河。該濕地為潛流式人工濕地，濕地分為3個平行單元，每個單元尺寸規格長×寬×高為85m×80m×0.9m，分別種植蘆葦、香蒲、茭白水生植物；濕地垂直分為3層，上層是約為0.
2m的亞砂土層，是植物生長初期固定根部所需的土壤層；中層是粒徑8mm左右的礫石層，厚約0.6m，成熟植物根系大部分分布在該層，為汙水處理層；底層為0.1m左右的黏土層。
本工程結構示意圖見圖1。
圖1 潛流人工濕地結構
3 潛流人工濕地數學模型的建立及其求解
為了研究汙水在濕地基質層中的運移規律，本文選用多孔介質模型模擬潛流人工濕地的水流分布與溶質運移情況。
3.1 數學模型描述
3.1.1水流模型描述
由於輝山明渠水的流量受季節變化影響，水流呈非穩定狀態，但總體上基質中水流為層流運動，服從達西定律，根據濕地基質層條件，將濕地內水流概化為非均質各向同性二維非穩定潛水流。其數學模型表示為：
式中： kx、ky 分別為x、y 方向的滲透係數；h 為濕地中的水位；b 為濕地底板高度；n 為邊界的外法線方向單位向量；w 為濕地的源項；p 為濕地的匯項；μ為給水係數；γ1、γ2 分別為第
一、二類邊界。
3.1.2溶質運移模型描述
汙染物在濕地基質層中的運移主要包括分子擴散、機械瀰散和動力學衰減。因此，將溶質在濕地中運移的數學模型描述為：
式中： dx、dy 分別為x、y方向的瀰散係數；ux、uy 分別為x、y方向的速度分量；r 為阻滯因子，其值常大於1；f 為溶質的源匯項；λ為生物降解常數；δ為含水層的幹容重；n 為有效孔隙度；c *為固體顆粒吸附的溶液的濃度。
3.1.3汙染物在濕地中的衰減描述
汙染物在濕地中的衰減過程，基本符合一級動力學方程[10]，汙染物的衰減方程描述為：
式中：kt為溫度為t 時的反應速率常數；k20為溫度為20℃時的反應速率常數；t為反應溫度；α為與濕地狀態及季節有關的常數；c0為進入濕地的汙染物濃度。
3.2 人工濕地的數值模擬與**
3.2.1區域剖分
由於濕地除了進水端和出水端外，兩側和底部均為防滲層，因此將整個濕地作為模擬區域，採用有限單元法的三角剖分，在濕地進水區、出水區以及監測點位置進行網格加密。剖分後有20 488個節點，29 352個單元格。剖分圖見圖2所示，圖中1~6分別代表蘆葦、香蒲草、茭白區3個單元的監測點。
圖2 監測點及人工濕地有限元網格
3.2.2模擬層的確定
由於該濕地在垂向上可分為3 層結構，其汙水處理主要發生在根系層（第2層），因此將根系層作為模擬層。濕地模型坡度為2%，模擬區總長度255m，寬80m，高0.9m，每層高度的資料輸入，以出水端黏土層底部作為模型的相對0m，進水端各層的高程按照坡度計算，中間高程採用kriging法進行插值。
3.2.3水質模擬因子的選擇
根據輝山明渠水質監測資料，本次選取codcr 和總氮（tn）作為模擬因子。
3.2.4模型引數的確定
本文模型引數主要通過試驗測定與經驗公式兩種方式獲取，引數的初始值範圍是依據相關文獻給出的，通過敏感性分析進行調參，待模型輸出資料與實測資料吻合時，確定引數的最終取值。
（1）滲透係數（k）的確定。本文中填料的滲透係數通過經驗公式［11］計算獲得。上層、模擬層、底層滲透係數的初值見表1。
（2）瀰散係數（d）的確定。輝山明渠人工濕地填料實際粒徑大約為8mm，本文根據klotz［12］等人對縱向瀰散度及其指數的室內試驗研究，給定αl 為0.413 6m，αt 按照αt = αl /10公式計算。
（3）一級去除率（kde）的確定。根據濕地不同季節對codcr 和tn的一級去除率（kde）不同，分別概化為夏秋、冬春兩個不同時段予以賦值，夏、秋季節汙水進入濕地的平均溫度為14.5℃，冬、春季節汙水進入濕地的平均溫度為3℃。
①codcr的kde值。據有關文獻和實際試驗［13］，本文採取的codcr一級去除率初始值見表1。
②總氮（tn）的kde 值。graetz 等［14］1980 年發現佛羅里達的15 個濕地ktn 取值範圍在0.008~0.
63，模型中建議ktn範圍：0.05~0.
30，本文採用0.15。模型中其它引數的初始值見表1。
3.2.5邊界條件處理
邊界條件分為水流邊界條件和溶質邊界條件。將濕地進、出水口處定為具有已知水位和已知濃度的第一類邊界條件；兩側的黏土層均設為具有零通量的第二類邊界，見圖3。
表1 模型引數初始值
3.2.6源匯項的處理
在本模型中，將降雨和蒸騰綜合為乙個數值項，視為模型垂向上的源匯項，賦給模型的頂層。
3.3 模型引數的校正
本文通過敏感度分析，得知引數n、kx、ky、dl 和kde 為影響出水濃度的敏感引數。將2007-11-1—2008-4-30與2008-5-1—2008-10-31的資料分別對模型冬春、夏秋季節引數進行率定，調整敏感引數，當**值與監測值達到較好的擬合度時，所確定的引數值即為模型最終取值，見表2、表3所示。
表2 夏、秋季模型引數
3.4 模擬結果與分析
本文僅以codcr 為例敘述其驗證過程，利用輝山明渠人工濕地4、5、6點在2009-5—2009-10的監測資料對所建立的濕地模型進行驗證,觀測值與模擬**值對比見表4所示。其中實測codcr的進水濃度為175.8mg/l。
表3 冬、春季模型引數
表4 觀測值與**值對比（單位：mg/l）
利用相對誤差法對模型進行檢驗［15］，計算結果顯示4、5、6號的中值誤差分別是2.8%、3.9%、2.
7%，都小於10%，認為模型的精度可以滿足需要。另外，利用spss的非引數檢驗中邊際一致性檢驗方法進行了檢驗，檢驗結果見表5和圖4—7。
表5 驗證結果
圖4 4號監測點驗證效果
圖5 5號監測點驗證效果
經過非引數檢驗，標準離差分別為3.05、3.57 和4.
27，雙尾檢驗的伴隨概率為0.74、0.69和0.
61，若顯著性水平α為0.05，由於概率p 值大於α，因此接受零假設，認為每個觀測點的**值和監測值之間沒有顯著差異。
從4、5、6號監測點的監測資料和模型**資料的差異性檢驗、資料的對比情況來看，差異性檢驗的伴隨概率均大於0.05的顯著水平，接受零假設，即差異不顯著，可以認為**值和實測值之間的誤差不大；從對比情況來看，對比值靠近45°直線，表明監測值和**值偏離較小。綜上所述，所建模型的**值與監測值較吻合，證明所建模型及引數較準確，可用於潛流式人工濕地的數值模擬。
圖6 6號監測點驗證效果
圖7 顯著性檢驗結果
通過對模型**結果分析發現，在夏、秋季植物生長迅速，對汙染物的吸收和降解加快，濕地出水的汙染物濃度較低；而在冬、春季植物枯萎甚至死亡後，吸收和降解能力下降，致使濕地出水的汙染物濃度高於夏、秋季。
4 結語
本文利用feflow軟體對瀋陽市輝山明渠河口潛流式人工濕地進行了模擬，通過與實際對比分析，證明利用該軟體可以模擬**潛流式濕地基質層中水流狀態、溶質運移及汙水處理後的水質變化，進而為潛流式人工濕地的數值模擬方法與手段等方面提供一定的參考，也拓展了該軟體的應用範圍。
通過敏感度分析確定基質層的孔隙度、滲透係數、瀰散係數和吸附降解係數為影響汙水處理效果的敏感引數，通過引數率定實現了水力引數與吸附降解係數的優化組合，進而為潛流式人工濕地設計中的引數設定提供參考依據。
本文潛流式人工濕地系統的數值模擬時考慮了季節因素，分別對夏秋、冬春兩個不同時段進行了引數率定，在今後相關研究中，將會對季節變化進行更細緻的時段劃分，以每個季度為單元或是根據濕地植物不同生長階段進行引數率定，使模型更加準確合理。在今後人工濕地的設計中，為避免盲目選取填料、植物，防止濕地建成後不能達到預期執行效果等問題，建議在濕地設計之前優化其水力引數和汙染物吸附降解係數，利用數值模擬方法對其進行模擬**，保證其達到較好的執行效果。
潛流型人工濕地的設計內容，潛流型人工濕地一般選擇栽種的水生植物有哪些？
1.選址考察地質 地貌 水文 自然資源 人文資源 有關法律及公眾意見。應因地制宜，盡量選擇有一定自然坡度的窪地或經濟價值不高的荒地，一方面減少土石方工程 利於排水 降低投資，另一方面防止對周圍環境產生影響。2.確定系統組合形式根據場地特徵 處理要求和所處理汙水的性質來確定。單一式 並聯式 串聯式 綜...
求模電的模擬試題？模電考試題，求高手解答。
大題型別不一定啊，知識點很多。但是求靜態工作點，化微變等效模型，差分放大電路，應該會考的。模電考試題，求高手解答。解答過程如下 點選 可以檢視清晰大圖。求一道模電題目 1全部二極體導通判斷方法 去掉二極體 令其開路 計算二極體pn兩端的電壓，若其端電壓vpn大於二極體的導通壓降，則該管正偏導通，否則...
高考模擬，是一模準還是二模準，高考是不是比「一模」「二模」簡單？
從多年的經驗來看，是一模比較準確，因為一模考試比較貼近基礎，而且高考的出題，一般都是跟基礎掛鉤的，正是因為這樣，所以才說一模較準的。但是呢，也有這樣的說法 而二模的主要是看你的哪方面的成績提高了，以及你下一步應該怎麼去做，去哪查缺補漏。但是最後還是你要好好的學習，提高成績。能否發揮水平還要看你的狀態...