大通湖区水系连通工程改善水环境的效果评估

大通湖是洞庭湖区的重要组成部分,近年其水质状况呈现恶化态势,正通过实施水系连通工程,以期改善其水环境。基于MIKE21构建大通湖区水系连通工程的二维水动力-水质数学模型,选取总氮和总磷作为水质指标,模拟不同连通调度方案下大通湖的氮磷浓度变化,采用滞水区面积比例、浓度变化指数、换水率和水质浓度改善率,评估6个连通方案下大通湖水环境的改善效果。结果表明:通过实施引水调度方案能够有效改善大通湖水环境,当引水前期流量取30 m~3/s,出口水位控制在25.48 m时和引水后期流量保持为30 m~3/s不变,出口水位调整至25.88 m时,大通湖水环境改善效果最佳。本研究可为实施水系连通工程,改善类似湖泊水环境和提高引水调度效率提供参考。     

引水工程湖泊水生态效应评估研究进展

作为保障区域供水安全与应对湖泊蓝藻水华灾害的工程措施,引水工程对湖泊水生态环境的影响不容忽视。通过综述国内外引水工程湖泊水生态效应及其评估方法的研究进展,梳理了国内外针对富营养化湖泊治理的引水工程,阐述了引水对湖泊水文动力、理化环境以及生物群落的影响,总结了引水工程对湖泊水生态影响的评估方法,提出了引水工程湖泊水生态效应研究前景,为我国长江中下游引水调控工程的科学调度提供理论依据。     

城市湖泊水动力评价体系研究

以城市湖泊水动力研究为出发点,提出了城市湖泊水动力评价体系的构建方法,确定了评价指标,给出了指标权重和指标归一化值的计算方法,最终构建了城市湖泊水动力评价体系。搭建井冈山市拿山河生态公园人工湖泊数值模型,计算不同引水方案指标数值,运用建立的评价体系计算各方案的水动力综合评价指数,并将评价结果与实际情况相对比,证明所建立体系具有很好的适用性,所计算湖泊水动力综合指数结果可靠,并最终确定最优化的引水方案。     

基于EFDC模型的青龙湖1号湖水体置换方案研究

青龙湖是成都市重点规划的城市景观湖泊,由于水动力不足,湖水基本不动,水体易处于恶化状态,需要通过人工换水保证水体质量。针对现有水体置换方案,利用环境流体力学模型(EFDC模型)建立了青龙湖1号湖的三维非稳态水量、水龄、污染物颗粒追踪数学模型,对1号湖水体置换方案进行了模拟。模拟结果表明,风向对湖泊的水动力条件具有较大的影响:西北风的作用下引水对青龙湖1号湖的水动力改善最明显,而在西南风的作用下引水对1号湖的水动力改善情况则不甚理想。不同的风向对1号湖水龄的改善情况不同,东北风有利于湖泊东北区域水龄的减小,东南风有利于西南沿岸区域水龄的减小,西北风有利于湖心区水龄减小,西南风有利于湖区西北部水龄的减小。同时,在成都市主导风向的条件下,风速的增加会使湖泊的水动力条件得到改善,但换水周期并不会随着风速和流速的增加而减小。     

常州市主城区畅流活水方案模拟比选及现场试验研究

为了改善常州市主城区水环境,通过数值模拟计算与现场试验相结合的方法,开展畅流活水水环境提升方案研究。利用优质丰富的长江水作为引水水源,通过魏村枢纽和澡港水利枢纽引水,围绕新建工程大运河西枢纽及与4座活动堰工程的调度组合,设置了5组模拟方案,通过水动力数学模型,模拟各方案下城区内部河道流量分配情况,并结合现场试验论证了推荐活水方案的效果。结果表明:推荐方案形成了3级水位差、水位调控精准、流量分配合理的畅流活水格局,河网水环境改善显著,同时大部分水质指标在引水结束后16 d内均仍处于较好的状态,但部分河道的水质反弹明显。通过数学模型开展水动力调控是改善平原河网城市水环境的有效手段;但需要强化日常监测,根据水质变化情况合理确定活水周期,同时对部分水质异常点位开展污染源解析工作,保障河网水环境的长效久治。     

浅水湖泊群连通与调水的二维水动力-水质藕合模型研究

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.     

夏季引流条件下苏州古城区河网水质变化研究

为探寻城市河网水动力提升对水环境改善的影响,评估引水调流效益,以苏州古城区河网为例,在夏季丰水期条件下通过对不同流量引水条件下数条河流水动力及水质的监测和分析,探讨水动力作用对河网水体的水质改善效果。结果表明,在汛期允许最佳引流条件下,苏州齐门河、平门河及学士河的污染物通量分别下降了15.2%,16.5%和13.2%,其中古城区北部河网水环境改善情况明显高于南部河网。引水调流方案能够有效增强古城河网流动性,而河网水体中COD和溶解氧含量在不同水动力条件下的变化较为敏感,可以作为古城区河网典型水质指标参数,反映水动力调控的影响效果。     

基于MIKE21的小南海湖补水方案效果分析

人类开发活动导致湖泊污染严重,生态功能严重退化,研究补水改善湖泊水质对于维持湖泊生态系统健康意义重大。针对小南海湖COD、TN浓度较高的水环境现状,应用MIKE 21软件建立小南海湖二维水动力水质模型,分析5个补水方案对湖泊水环境质量改善的效果。结果表明,截断倒虹管污水入湖后,湖泊水位下降0.7 m,必须同步实施补水工程;湖泊补水8个月后,湖泊水质开始明显改善;单从新河引水时,小南海湖心COD浓度降至29 mg/L,TN浓度降至19 mg/L,改善效果显著,从松西河补水对湖泊水质的改善效果较新河补水差,因此,考虑水质改善效果,建议从新河引水补给小南海湖。     

改善张家港地区水环境引水方案的对比研究

基于张家港地区独特的地理位置,简述引水改善该地区水环境的必要条件、水动力条件及引水后合理调配水量的有利条件,拟定了4种调水方案.利用感潮河网数学模型,对4种方案调水后主要监测断面的CODCr进行预测,分析了各个监测断面调水后的水质变化趋势.从环境和经济的角度出发,提出在消减各类污染源的同时,充分利用长江水潮差大的特点自流引水冲污是综合整治张家港地区水环境的最佳方案.     

太湖流域滨湖城市多水源引水方案优化研究

引调水是目前许多城市改善河道水环境的重要手段,不同引水水源、流量对河道水质、水动力有较大影响,因此需要定量分析不同引水方案对河道水质、水动力的改善程度。以太湖流域无锡滨湖城市河网为研究对象,以太湖流域一维河网水量水质耦合模型为基础,将梅梁湖和五里湖作为引水水源,在不同引水流量条件下定量分析区域水动力和总磷(TP)浓度改善情况。结果表明,梅梁湖引水方案增加引水流量,可以有效提示水体流动性;五里湖引水时,可有效削减主要河道总磷(TP)浓度。考虑梅梁湖水量充足、水质较差,五里湖水质较好但水量不足,提出了双水源(梅梁湖-五里湖)联合调度方案。     

基于湖心水库的洞庭湖治理新理念

基于"湖心水库"的基本思想,提出"变湖为库、清污分流、蓄洪排污、流水不腐"的洞庭湖全新治湖理念。利用二维水动力模型,分析了西洞庭湖湖心水库建设对行洪、补水、水环境的影响,探讨其运用的可行性。结果表明:湖心水库的分洪蓄水能有效降低西洞庭湖内洪峰水位,缓解湖区的防洪压力;湖心水库的补水在枯水期能有效抬升开湖航道水位,改善通航条件;同时湖心水库的补水增大了开湖航道及湘江尾闾航道内水流流速,加速了水体交换,对洞庭湖水环境有利。     

基于数值模拟的南湖流场优化与水质改善研究

针对城市景观水体流动性差,往往处于封闭或半封闭状态,容易造成富营养化的问题,以典型城市景观水体山东郓城南湖为研究对象,基于MIKE21软件构建了湖区水动力-水质耦合模型,对湖区流场与水质情况进行了模拟计算。为改善湖区流场和水质状况,提出增设水源热泵回水口的优化方案,并根据模型模拟结果,对不同方案流场改善效果进行了分析比较。结果表明:增设水源热泵回水口能有效改善南湖流场分布与湖区水质;以氨氮为评价指标,沿湖岸设置4个回水口的方案与原方案相比较,观测点的氨氮质量浓度平均降低了59.7%,对水质的改善效果最好。     

扩大马山内河对改善太湖西北部湖湾水动力及 水环境作用的研究

以实测资料为基础,采用湖泊二维水流水质数学模型,研究了扩大马山内河对改善太湖西北部竺山湖和梅梁湖湖湾水动力和水环境的作用,主要分析内容包括湖湾内流场、流速、水质,以及湖湾口水量交换等,以便为太湖水环境综合治理提供参考。     

新疆博斯腾湖二维水动力数学模型研究

风场是影响湖泊水动力的重要因素,它可以改变水体运动速度和方向,影响各种物质在湖泊内的输移扩散。通过分析博斯腾湖大湖区风场,准确估算出风力、风向变化情况,构建了博斯腾湖平面二维水动力模型。应用计算模型对博斯腾湖水动力进行模拟预测,分析不同风向、风速对湖泊流场结构的影响,为进一步研究博斯腾湖水动力和污染物输移扩散提供理论依据。     

综合保护工程对杭州西湖生态环境的影响

通过对综合保护工程实施前后西湖生态环境变化情况的调查、监测,评价综合保护工程对西湖生态环境的影响。研究结果表明,综合保护工程对西湖生态环境有着显著的影响。工程实施后,西湖的自然形态发生了很大的变化,流域内污染物削减量明显,入湖溪流和西湖水质改善效果明显,流域内生物多样性有所增加。研究成果对我国城市湖泊的治理与生态修复具有较强的示范与借鉴作用。     

HYDRODYNAMIC CHARACTERISTICS OF LAKE YANAKA

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＬａｋｅＹａｎａｋａｉｓｐａｒｔｏｆｔｈｅＷａｔａｒａｓｅｒａｔａｒｄｉｎｇｂａｓｉｎ .Ｉｔｉｓｔｈｅｆｉｒｓｔｍｕｌｔｉ ｐｕｒｐｏｓｅｉｍｐｏｕｎｄｍｅｎｔｌａｋｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｉｎａｌｌｕｖｉａｌｐｌａｉｎｉｎＪａｐａｎ .Ｔｈｅｌａｋｅｈａｓａｓｕｒｆａｃｅａｒｅａｏｆ 4 .5ｋｍ2 ａｎｄａｎａｖｅｒａｇｅｄｅｐｔｈｏｆｓｉｘｍｅｔｅｒｓｗｉｔｈｓｅａｓｏｎａｌｃｈａｎｇｅｓｏｆａｂｏｕｔｔｈｒｅｅｍｅｔｅｒｓｆｏｒｆｌｏｏｄｃｏｎｔｒｏｌ.Ｉｔｉｓｄｉｖｉ…     

基于零维模型的湖泊底泥释磷强度研究 ——以杭州西湖为例

湖泊底泥释磷时空差异性较大,通过实验手段往往较难获得准确的湖泊底泥释磷强度。以杭州西湖为例,以实测资料为基础,通过构建零维模型对2011年西湖外湖TP全年的变化过程进行反演,得到了外湖各月份的底泥释磷强度,并构建了多维水动力水质数学模型对该释磷强度结果进行了校验。结果表明,采用反演得到的底泥释磷强度结果作为三维数学模型的参数值,模拟得到的2011年外湖TP浓度与实测值吻合较好,说明该底泥释磷结果可信。该方法可为国内其他湖泊底泥释磷强度的研究提供借鉴。     

暴雨对梁子湖水动力和水质的影响研究

为了分析在暴雨条件下,流域面源污染对梁子湖水质的影响,采用分布式流域面源污染模型,结合湖泊二维水动力水质模型,以暴雨产生的面源径流和污染负荷作为水动力水质模型的边界条件,构建了包含暴雨径流-面源模型与二维水动力水质模型的梁子湖水质模型体系。采用梁子湖水质的实测资料对模型进行了验证,其结果为面源模型的误差在15%以内,水质模型误差在20%以内,表明模型能模拟暴雨条件下面源径流和入湖污染物输入时湖泊水动力及水质的动态响应关系。以2010年7月11日暴雨过程为例,利用所建模型对暴雨前后梁子湖水质变化进行分析。模拟结果表明,水质受暴雨及污染物的冲击影响较大。     

Response of Hydrodynamics and Water-quality Conditions to Climate Change in a Shallow Lake

Lake water resources operation and water quality management come up with higher challenges due to climate change. The frequency and intensity of extreme hydrological events are increasing under global warming, which may directly lead to more uncertainty and complexity for hydrodynamic and water-quality conditions in large shallow lake. However, studies about effects of climate change on lake hydrodynamic and water-quality conditions are not enough. Thus, a coupled model is es-tablished to investigate the potential responses of lake water level, flow field and pollutant migra-tion to the changing climatic factors. The results imply that water flow capacity and self-purification in the Hongze Lake can be improved by west, northwest, north, south and southeast winds indi-cating wind filed change has a great effect on the hydrodynamic and water-quality conditions in large shallow lake. It is further observed that both hydrodynamics and water quality are more sensitive to rainfall change than to temperature change; compared to the effect from temperature and rainfall, the effect from wind field appear to be more pronounced. Moreover, the results verify the feasibility of coupling basin hydrological model with lake hydrodynamic and water quality model. To the best of knowledge, the coupled model should not be used until independent calibra-tions and verifications for hydrodynamics and water quality modeling, the hydrological model and the coupled model.

     

鄱阳湖水利枢纽工程对水质环境影响研究

鄱阳湖水利枢纽工程的建设,将改变湖内水动力特性,进而影响鄱阳湖的水环境质量。采用水深平均的二维水动力-水质模型对鄱阳湖现状水动力和水质进行模拟验证,水陆边界模拟采用动边界技术,摸拟"高水湖相,低水河相"的湖泊水域变化特征,水质特性为枯水期水质较差,丰水期水质较好,靠近入湖河口的湖区劣于湖心水质,北部出湖水质较好的现状。模型模拟预测在现状外部入流边界和现状污染负荷条件下,3种不同运行方式下,鄱阳湖湖流的时空形态相应发生的变化和相应水质变化。计算结果表明,枯水期大部分区域的水质浓度下降,但尾闾等部分区域有所升高,开闸泄水期前后,水质较现状水质下降,敞泄期的大部分时间,较现状水质基本相似,蓄水期水质变化不大。水动力特性综合水质浓度的改变,增加了局部水体的富营养化风险。研究结果可为枢纽的建设提供科学依据。