汾河水庫挾沙水流水質(zhì)模擬研究.pdf

1、水資源是人類文明進(jìn)步和社會發(fā)展中必不可少的自然資源，而人類可以直接利用的淡水只占全球水資源的2.5％，隨著世界各地用水量的不斷增加，供需矛盾日漸突出，如何合理開發(fā)存量有限的水資源，成為亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題。水庫的出現(xiàn)正是為了滿足人類對科學(xué)高效的調(diào)配和利用水資源的需求。在我國北方缺水省份，多數(shù)水庫不但具有調(diào)洪錯峰、灌溉農(nóng)田的功能，更是成為重要的飲用水水源地，擔(dān)負(fù)著為居民提供日常用水的重任，其水體水質(zhì)的好壞直接影響到居民們的飲用水安全。目前針

2、對水庫水質(zhì)的研究熱點(diǎn)大多集中在氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)上，較少考慮懸浮泥沙的影響。而懸浮泥沙作為水中污染物的溫床和載體，在一定程度上加劇了污染物的輸移擴(kuò)散，已經(jīng)成為研究水質(zhì)問題不可忽略的因素。因此，有必要深入分析探討懸浮泥沙對水庫水質(zhì)的影響規(guī)律。
　　本研究以山西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目為依托，在構(gòu)建水動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)汾河水庫的真實(shí)水環(huán)境狀況，選取合適的影響因子，建立符合水庫實(shí)際的泥沙輸移和富營養(yǎng)化（水質(zhì)）模型，并將三者進(jìn)行關(guān)聯(lián)耦合，最

3、終建立水庫水動力—泥沙輸移—富營養(yǎng)化（水質(zhì)）耦合模型，以北方干旱地區(qū)典型水庫——汾河水庫為研究載體，設(shè)置不同方案進(jìn)行水動力和水質(zhì)模擬，定量研究分析進(jìn)入汾河水庫的高含量懸浮泥沙對庫區(qū)水質(zhì)變化產(chǎn)生的作用，通過對比分析含沙水與非含沙水對各水質(zhì)指標(biāo)的不同影響，揭示懸浮泥沙對汾河水庫水質(zhì)的影響規(guī)律。計(jì)算污染物釋放量及貢獻(xiàn)率，為科學(xué)利用汾河水庫的水資源、控制汾河水庫的庫區(qū)污染提供技術(shù)支撐。研究成果具有理論意義，同時也具有使用價值，主要體現(xiàn)在如下幾個

4、方面：
　?。?）針對汾河水庫的地形特點(diǎn)，結(jié)合研究區(qū)的水環(huán)境特征和泥沙性質(zhì)，在水動力模型構(gòu)建的基礎(chǔ)上，充分考慮泥沙對水質(zhì)的影響規(guī)律，探索出一種研究北方干旱區(qū)域庫區(qū)泥沙對污染物影響作用的新型技術(shù)方法體系。
　?。?）統(tǒng)籌兼顧各種影響水庫富營養(yǎng)化過程的因素，將浮游動植物的復(fù)雜生長繁殖行為、污染物的輸移擴(kuò)散過程以及懸浮泥沙的運(yùn)移過程綜合在一起，以水庫水動力學(xué)模型為計(jì)算基礎(chǔ)，建立起與汾河水庫吻合性較好的水庫水動力—泥沙輸移—富營養(yǎng)化

5、（水質(zhì)）關(guān)聯(lián)耦合模型。
　　（3）采用了數(shù)字高程模型、衛(wèi)星遙感及全球定位系統(tǒng)等方法對汾河水庫所處的地理位置和庫區(qū)沿線邊界范圍進(jìn)行分析，并結(jié)合汾河水庫的地形地貌進(jìn)行了全方位的確定，在生成模擬范圍后進(jìn)行網(wǎng)格化處理，完成模型構(gòu)建前的數(shù)據(jù)預(yù)處理過程。選取TN、TP、葉綠素a、溶解氧四項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行模擬分析，并結(jié)合懸浮泥沙分布規(guī)律，對比分析了含沙水與非含沙水對庫區(qū)水質(zhì)的影響。
　?。?）水動力的模擬研究結(jié)果表明：進(jìn)出口流量的變化對汾河水庫

6、流場形態(tài)的影響不大，風(fēng)是推動汾河水庫水體流動的主要推動力，風(fēng)生流是汾河水庫水流的主要形式，其中風(fēng)速決定水流流速大小，風(fēng)向決定水體環(huán)流形式。
　?。?）富營養(yǎng)化（水質(zhì)）的模擬研究結(jié)果表明：懸浮泥沙對庫區(qū)水質(zhì)的影響弊大于利。一方面隨著懸浮泥沙的大量進(jìn)入，會造成庫區(qū)水體濁度增加，導(dǎo)致水體光照輻射的衰減，使水體的透光性降低，進(jìn)而阻礙植物光合作用；另一方面通過吸附降解作用去除污染物，凈化了庫區(qū)水質(zhì)，減少水體污染。懸浮泥沙對葉綠素a、溶解氧濃