白洋淀采蒲台水域水交换和水质模拟研究

白洋淀是华北平原上最大的草型浅淀,最大蓄水量为10.4×10^(8) m^(3),总面积约为366 km^(2)。白洋淀上游流域共有8条入淀河流,淀区内现行的补水方案包括“引黄入淀”补水、“西大洋和王快水库”补水和“南水北调”补水等。近年来,由于人类活动的剧烈干扰,白洋淀水环境质量在不断变差。为了提高白洋淀的水环境质量,不仅要控制外源污染物的排入,而且更要消减内源污染。以采蒲台水域的水质改善综合治理工程为案例,模拟研究水质改善综合治理工程对该区水动力、水质和水交换的影响。采蒲台水域位于白洋淀东南部,北接安新县,南邻任丘市,总面积为0.6 km^(2)。应用MIKE 21软件,构建了水动力和水质模型,在未实施和实施了水质改善综合治理工程条件下,模拟了采蒲台水域的水交换和水质状况。研究结果表明,采蒲台水域的流场主要由风速场主导,水体流动速度普遍较小;水动力模拟结果显示,在实施了拆除围埝和清淤0.4 m等工程的条件下,采蒲台水域水体更新时间(37 d)更短,平均水交换率(0.868)更大,采蒲台区域水交换能力变强,有利于水体中污染物的稀释和扩散;水质模拟结果显示,在实施了工程的条件下,在水体结冰期间,采蒲台水域水体中的化学需氧量、氨氮和总磷含量都大幅度减小,冰面融化后,因风场扰动,使底泥中污染物的释放通量增大,导致水体中的化学需氧量、氨氮和总磷含量都波动增大;白洋淀水体的富营养化程度可以利用营养状态综合指数进行判定,从营养状态综合指数的时间变化上看,在模拟初期,采蒲台水域水体严重富营养化,当“引黄入淀”补水时,采蒲台水域的水环境质量有所好转,在实施了工程的条件下,水体处于中营养化状态,营养状态综合指数的最小值为29.54,说明拆除围埝和清淤等水质改善工程可以在一定程度上降低采蒲台水域水体的富营养化水平。