1、1150469石坤Importance of Dispersion in Network Water Quality Modeling2出版物名称： Impacts of Global Climate Change页码： 112作者： Tzatchkov, Velitchko; Buchberger, Steven G; Li, Zhiwei语言： English时间： 20053一、研究背景水传输过程中由于物理、化学、生物过程水质会恶化。常常用一位平流反应模型来模拟水质恶化，这种模型首饰盒易湍流流动为主的管道。然而，在低流量区域，由于较长流动时间、间歇流动条件以及较低的消毒剂残留，纯粹平流和
2、反应模型不适用。关于在单一管道稳定流动条件下水体运输的分析研究表明，扩散作用在层流区域是一个重要的因素。Lee通过解析方法发现，当无因次群 时，在稳定和不稳定层流流动中扩散作用都重要。（ K是一阶衰减系数， E是纵向弥散系数， U是平均流速）4二、方法一维平流反应模型 : 其中， C（ x， t）为在距离 x时间 t的横截面的平均浓度。确认扩散过程后，应用一维平流扩散反应模型建模：式中 E是扩散系数，由于初始阶段的不稳定流动或逐渐加强的扩散作用， E是一个时间的函数。为了避免对扩散系数的估计所造成的错误，采用在层流流动中柱坐标内的二维平流扩散反应来替代一维平流扩散反应模拟溶质传输：在此， D是
3、溶质扩散系数， a是管半径， r是管中心的径向位置5三、案例研究的建立配水系统中的水质受到物理化学过程影响。物理过程可能受到像溶质源剖面、管径和管流类型等因素的影响。化学过程可能由像溶质浓度和反应速率系数这些因素所决定。设计案例研究来验证在管道溶质团扩散过程中这些因素的影响。研究因素：溶质源剖面、溶质衰减系数、管道尺寸、管流类型6四种类型的溶质源剖面类型1、 溶质源剖面类型7输入类型 方程 条件I分步式C(0,t) = 10 mg/LII线性式C(0,t) = c1 + c2*t c1=1mg/L,c2=3.35610-4 mg/LsIII瞬时式C(0,0) = 10 mg/L 输入时间 t0
4、=10sIV-正弦式C(0,t)= c 3 + c 4 sin(2t/T p)c3 =10mg/L, c4=5mg/L,Tp=21600 s8结果分步式注入 线性增长注入瞬时注入 正弦注入9(1)对于分步式注入 C（ 0， t） =10mg/l,当 x Ut时溶质浓度空间分布变化C（ x， t） =10mg/l，有 ，二阶导数为零，扩散作用可以忽略。(2)对于线性增加注入 c（ 0,t） =c1+c2t，当 x Ut 时溶质浓度空间分布变化为 C（ x， t） =c1+c2(t-x/u)，有 ，二阶导数为零，扩散作用可以忽略。(3)对于瞬时注入 C（ 0， 0） =10mg/l，当 x=Ut时溶质浓度空间分布为 C（ x， t） =10mg/l， 和 不存在不连续的浓度和距离函数，扩散作用 决定溶质传输 。 (4)对于正弦注入 c（ 0,t） =c3+c4sin2（ t-x/u） /Tp, 当 x Ut时溶质浓度空间分布变化为 c（ x,t） =c3+c4sin2（ t-x/u） /Tp，有：扩散作用决定溶质传输102、管道尺寸对于溶质扩散的影响（ a） T的变化 （ b） （ t）的变化（ c） E(t)的变化 （ d）溶质团在 12小时内的扩散管道尺寸对于时间平均扩散计算的影响
