滨岸带植物对水流结构影响的试验研究

以滨岸带植物为例,针对河道断面形式与植被分布影响河道水流结构、进而影响河流生态功能和河岸稳定等问题,通过种植3种高度模拟植物的梯形断面渠道的12组次水槽试验,分析了梯形生态渠道的沿程水面线、沿程流速及植物带中断面横向与中垂线流速分布、等效糙率。结果表明,植物带前壅水水位随植物高度增加而增大、植物带末端出现水位降低和流速升高区域、植物带断面中垂线流速分布呈大"S"型分布,流速梯度反转值位置随植物高度的增加而升高;断面横向流速对称分布,主槽流速大于边坡区流速,最大流速发生于主槽与边坡交界区。

滇池湖泊生态系统水动力学模拟

针对滇池富营养化状况,依据滇池生态环境建设规划,在以前研究工作的基础上,综合考虑湿地植物、底泥、水域条件变化,根据水动力学原理建立了垂向平均的二维生态系统水动力学模型,模拟了滇池现有水体、拆除防浪堤水域扩展后水体和滇池湿地建成后总水体3种情况的流场和浓度场,以及入滇河道达标排放后的水质浓度场,分析了湿地植物和水域扩展对滇池流场的影响,以及水域扩展、湿地植物、入湖河流达标排放对滇池水质的影响。结果表明,水域拓展对滇池流场的影响是局部的,湿地植物对滇池流场的影响主要发生在湿地区域。水域拓展对滇池水质具有一定影响,TN、TP平均质量浓度由2.08和0.19 mg.L-1(现有水体)降至1.69和0.16 mg.L-1;人工湿地建设对滇池水体TN、TP浓度影响较大,湿地建成后平均质量浓度降至0.76和0.05 mg.L-1,基本达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准;人工湿地建设完成并且入滇池河流达标排放后,TN、TP平均质量浓度分别降至0.17和0.01 mg.L-1,水质明显改善。因此,人工湿地建设及入滇池河流的达标排放对滇池生态环境的改善具有重要作用。

计入湿地植物影响的滇池二维流场计算

依据滇池生态环境建设规划,在以前研究工作的基础上,综合考虑湿地植物和湖泊水域条件变化,在水槽实验确定湿地植物综合糙率基础上,根据水动力学原理建立垂向平均化的二维水动力学模型。模拟研究了拆除防浪堤前后滇池水体及滇池生态湿地建成后湿地水体3种情况的流场,分析了湿地植物以及湖泊水体边界条件改变对滇池流场的影响。模拟计算结果表明,拆除防浪堤拓展水域对滇池湖泊流场整体影响不大,但拆除防浪堤改变了边界条件和风生流的局部流向,使滇池局部区域的流场变大。滇池北部福保和西山之间区域平均流速由0.73cm/s增加到1.18cm/s,增大了61.6%;滇池南端昆阳区域平均流速由0.34cm/s增加到0.57cm/s,增大了67.6%;其他区域的平均流速由1.22cm/s增加到1.32cm/s,增大了8.2%,变化较小。生态湿地建设对滇池流场的影响主要发生在湿地区域,湿地区域流场平均流速由0.43cm/s变为0.14cm/s,减少了67.4%;现有水体区域内流场平均流速由1.27cm/s变为1.21cm/s,减少4.7%,影响较小。研究成果对滇池湖泊生态环境的修复和建设有一定意义。