浅水湖泊群连通与调水的二维水动力-水质耦合模型研究

将湖泊群连通并进行引清调水的水环境污染治理模式在浅水湖泊分布比较集中的地区逐渐受到人们的关注。为了探究独立湖泊群相互连通引水后各湖区的水动力水质变化情况,以武汉大东湖生态水网工程的建设为背景,建立了湖泊群二维水动力-水质耦合模型。采用适合复杂边界的非结构化网格,考虑湖底地形和气候条件,考虑污染物的输入、迁移和转化,以及蓝藻等浮游生物的生长条件,分别利用东湖2006年6月和2007年6月的野外数据对所建模型进行参数的率定和校核,并利用2012年6月实测数据对3种引水方案与3种连通模式组合情况下湖泊群的BOD5,TP,TN以及Chl-a等生化指标的变化情况进行模拟,对稳定运行30 d后的模拟结果进行比较分析。结果表明:引水工程中,对于水域面积较大的湖泊,风力作用依旧是影响流场的主要因素;同样的引水流量下,不同的调水方案对水质改善结果有较大差别;湖泊群中隔堤的存在会给湖泊污染治理带来困难,而在湖泊群中适当区域设置生态小岛对水质变化过程影响微弱。

水动力-水质模型在人工湖优化设计中的应用

以青海省德令哈市人工湖为例,介绍了MIKE水动力-水质耦合模型在人工湖引水流量及湖体形态优化设计中的应用情况。通过对人工湖形态的网格划分,在大量模拟方案的基础上,系统模拟了人工湖不同点位的水体交换完成时间,确定了2条引水渠道的引水流量和引水周期;通过人工湖"新"、"老"水体的对流扩散模拟,确定了湖体重污染潜在区域和富营养化高发区,为湖体形态和水体流态的优化提供了重要技术支撑;通过对风场叠加方案的模拟,为工程运行期间换水时机的选择提供了关键的参考依据。

MIKE21模型对傀儡湖水动力与水质改善的应用研究

傀儡湖为昆山市水源所在地,其水质受阳澄湖影响较大,近年来有恶化趋势,其中引水水质受季节性影响,夏季湖体易出现蓝藻爆发与氮磷超标现象,亟需对傀儡湖水质进行改善。作者调研了傀儡湖水质现状,并利用MIKE21 FM进行了傀儡湖的水动力-水质耦合模拟,论证了不同的水动力和水质改善方案的效果。可以得到结论如下:扩展引排水渠道的数量对湖体水动力影响不显著;建设河口湿地改善阳澄湖入湖水质、在傀儡湖湖体种植沉水植物对水质改善效果明显,联合采用上述措施可使夏季各类污染物浓度削减20%以上。

MIKE11模型在浑河流域水质预测中的应用

针对辽宁省浑河流域沈阳段水环境污染严重的现状,应用MIKE11模型构建了流域水动力和水质耦合模型,利用水质实测资料进行了参数率定及模型检验,分析了参数取值的合理性;并研究了不同情景下该流域水质变化趋势及水质改善的效果。结果表明,模型在率定期和验证期模拟效果均良好,可供水质研究参考并为未来沈阳市污染物排放控制提供理论依据。采用自然增长、社会调控与社会-环境-经济协调发展三种情景进行水质预测,分析了不同发展方式的合理性,结果表明第三种方式最有利于经济环境健康发展。

基于MIKE21模型的汤逊湖水质水量模拟研究

近年来,作为亚洲最大的城中湖的汤逊湖面临着湖内水质急剧恶化的困境,对周边居民生活和城市景观造成了一定负面影响,其水质已不能满足水功能区管理要求,因而,亟需针对汤逊湖流域开展水环境综合治理。调研了汤逊湖污染源现状,对比了汤逊湖水环境容量,并利用MIKE21FM组件进行了汤逊湖的水动力-水质耦合模拟汤逊湖水质现状,在此基础上论证了内水系连通方案下水动力的改善情况,以及实施污染减排方案后从东坝河调水和非调水情景对汤逊湖水质的影响。结果表明:内水系连通对改善湖体水动力有重要作用;仅进行污染物削减对全湖水质提升效果有限,而当从东坝河引水10 m^(3)/s、同步进行内源、外源污染物削减时,全湖Ⅲ类水区域面积显著增加。

基于MIKE21的大型湖库型饮用水水源保护区划分研究——以花亭湖水库为例

以太湖县饮用水水源地花亭湖水库为例,基于水动力-水质耦合模型MIKE21,结合数值模型法与传统类比经验法对花亭湖水库饮用水水源保护区进行划分和论证。结果表明:(1)经过分水期验证,花亭湖水库TN、TP与DO模拟误差均在20%以内,模拟精度较好且满足应用要求;(2)划分的花亭湖水库饮用水水源一级保护区水域与陆域面积分别为0.45、0.31 km^2,二级保护区水域与陆域面积分别为4.45、15.51 km^2,准保护区面积为1858.25 km^2;(3)花亭湖饮用水水源保护区的划分兼顾了流域水质污染风险预防与景区生态旅游发展远期规划需求,达到了水源保护与经济发展的双赢目的。

面向水环境改善的水系调度方案研究——以A联围为例

水环境是生态环境建设的重要一环,科学合理的水系调度是维持水环境健康发展的长效保障措施。A联围位于我国南方沿海,属于平原型感潮密集河网地区,拟通过水系调度来提升区域水环境。本研究基于MIKE 11模型软件建立A联围水动力-水质耦合模型,对现状闸门调度方案进行优化,以达到改善水动力、提升水质的效果。模拟计算结果表明,科学合理的水系调度可有效改善区域水环境,在推荐方案下,内河涌氨氮平均浓度较现状调度方案下降约22.11%,河涌达标率提升至85.85%,为实现A联围水质全面达标奠定了技术基础。

基于Mike21工程补水对异龙湖水质改善研究

异龙湖是云南的九大高原湖泊之一,是典型的富营养化湖泊,湖水常年保持劣Ⅴ类水质。本研究借助MIKE21软件构建了异龙湖水动力-水质耦合模型,模拟了在2,000、4,000和6,000万m^(3)三种补水量和Ⅰ~Ⅴ类补水水质下的异龙湖水质变化情况,结果表明:(1)异龙湖TN、TP、COD浓度在7月份和8月份增长幅度最大。整体来看,TN、TP、COD浓度变化趋势均呈现出单峰形态,上升至最高峰,之后开始下降至最低值;从季节来看,TN、TP、COD秋季最高,夏季次之,春季和冬季两季最低;(2)当补水量为2,000万m^(3)时,补水水质的改变对异龙湖水质的改善不明显;当补水水质为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水质时,6,000万m^(3)补水量对污染物浓度的降低效果明显优于4,000万m^(3)的效果;当补水水质为Ⅳ类水质时,6,000万m^(3)得补水量对污染物浓度的降低效果较4,000万m^(3)效果差距不大,且4,000万m^(3)补水量对TP浓度的降低效果要好于6,000万m^(3)补水量;(3)从整体上来看,6,000万m^(3)的补水量对水质的改善效果最好,2,000万m^(3)的补水量对水质的改善效果最差,TP浓度的降低效果最好,COD浓度的降低效果最差。

连云港市区水环境改善的河网联合调控

以连云港市为例,通过构建一维水动力—水质耦合模型,对连云港市区河网联合调控典型情景进行了模拟,分析了市区主要污染物氨氮在不同初始浓度和引水流量条件下,在河道中输移扩散规律,由此提出了面向水环境改善的连云港市区河网联合调控优化方案建议。为连云港市实现“高质发展、后发先至”提供水环境保障和技术支持。