ECOLab数值模拟生态实验室说课.ppt

ECO Lab － 数值模拟生态实验室 ECO Lab 数据类型 数据类型的相互关系 ECO Lab 编辑器－过程辅助变量 ECO Lab 编辑器－辅助变量（子过程） ECO Lab 基本术语 ECO Lab 数据 状态变量 范 围 WS（水面）：过程或状态变量位于水体上部，总与水面接触。如水葫芦、大气复氧。 WC（水体）：过程或状态变量存在于整个水体中 。如浮游植物C浓度、BOD降解。 WB（河床）：过程或状态变量总与河床底部接触。如鳗草和大型藻类。 SED（沉积）：过程或状态变量存在于底泥沉积物中。SED状态变量性质上是固定的，不受对流扩散输运的影响。如底泥BOD。 常 量 作用力 代表了影响生态系统的外部自然力，在时间和空间上可变。典型的例子是温度、太阳辐射和风。 若某个状态变量有大量实测资料（如T），可以在模型中先视为作用力，使率定结果更加可靠。率定结束后可以将作用力还原为状态变量。 WQ：盐度、水深、流速、斜率和温度 等 过 程 Process Type（过程类型） Transformation （转化）：主要是降解和生成。此类型在原地转化物质，但不能移动或传输物质。 Settling（沉降）：物质转移至水体下，或在多层网格系统中将物质在不同层的移动。 BUOYANCY （浮力）：物质转移至水体上，或在多层网格系统中将物质在不同层的移动。尤其适用于EU模块中藻类（如蓝绿藻）的上浮运动。 辅助变量和衍生变量 数学表达式，包含一串变元和运算符； 便于将较长的过程分割成一些子过程，作为变元被过程表达式引用； 水质模型输入数据信息 边界条件的污染物流量和浓度； 污染源的流量和浓度； 初始值浓度； 水温、盐度和光照等作用力； ECO Lab 各生化反应系数； 风速和风量； 降雨和蒸发信息等 。 水质模型率定 通过不断调整模型参数，使各模拟组分的模拟值与实测值尽可能吻合。 造成模拟结果偏差的原因 ： 模型边界浓度定义不准确； 输入生态系统的负荷定义不准确； 初始浓度不准确； 水动力模型不准确； 选择的ECO Lab过程描述不恰当； ECO Lab过程表达式中的率定参数值不准确； 实测值不准确； 数值计算不稳定 。 WQ 率定 HD率定 – 流量和水位的率定 AD率定 – 利用追踪指示剂，与一系列点的时间序列浓度进行比较率定。 河床糙率可能需要微调。 WQ – 营养物 由BOD降解产生 硝化作用/反硝化作用 被植物摄取 WQ - BOD/DO 生产/呼吸作用 (不受污染影响部分) 大气复氧 BOD 降解 模型率定－WQ模块 WQ水质模板建议的率定顺序： BOD-DO关系 – 降解速率 – 大气复氧 – 产生和呼吸作用 – 硝化 生态模型的发展不再受限于对新的生态知识进行技术完善应用，关于生态系统的知识以及其自身各过程的正确描述才是限制其发展的因素。 ECO Lab: A never ending job * ECO Lab 编辑器－状态变量 ECO Lab 编辑器－常 量 ECO Lab 编辑器－作用力 ECO Lab 编辑器－辅助变量 ECO Lab 编辑器－过 程 ECO Lab 编辑器－衍生变量 DO：reaera + phtsyn - respT - BodDecay - SOD – OxygenConsumptionFromNitrification TEMP：Rad_in-Rad_out AMMONIA：AmmoniaReleaseFromBOD - Nitrification - Plantuptake – bacteriaUptake NITRATE：Nitrification – Denitrification BOD：- BodDecay - Sedimentation + Resuspension OP：PPdecay - PPformation + OPreleaseFromBOD – OpplantUptake PP：- PPdecay + PPformation - PPsedimentation + Ppresuspension FaecalColi：-FaecalColiDecay TotColi：-TotalColiDecay 状态变量 模拟组分 常 量 水质反应参数（率定值） 作 用 力 外因数据 辅助变量 子过程 过 程 主要过程 衍生变量 附加结果 状态变量 过 程 辅助变量（子过程） 作 用 力 （外部自然力） 常 量 （水质反应参数） SV