基于数值模拟的磁湖水质改善效果预测研究-论文.pdf

《基于数值模拟的磁湖水质改善效果预测研究-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第45卷第l6期人民长江Vo1．45，No．162014年8月YangtzeRiverAug．，2014文章编号：1001—4179(2014)16—0012—02基于数值模拟的磁湖水质改善效果预测研究年夫喜，杨校礼，董壮2，孙国荣(1．湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北武汉430064；2．河海大学水利水电学院，江苏南京210098)摘要：为扼制磁湖水质继续恶化并逐步改善水质，3'-地政府决定修建磁湖生态保护与修复工程，从长江引水入磁湖，构成水循环系统。针对不同的引水流量方案，采用数字模型方法对引水改善磁湖水质的效果进行了分析评估。在不同的引水流量下，磁湖水质具有相同的变化规律，从引水改善

2、水质的效果和工程投资来看，引水流量为8m／s时为最佳方案。关键词：引水工程；水质模型；水质分析；磁湖；黄石市中图法分类号：X52文献标志码：A湖泊是一个复杂的生态一物质系统，向湖泊引水磁湖水生态系统保护与修复工程，从长江引水，经青山可以视为湖泊治理的医疗措施，是改善湖泊水质，修复湖、青港湖进入南北磁湖，扩大江湖水量交换和加快河其生态功能的重要措施和有效手段。引水可以充分利湖水体流动，提高磁湖水体自净能力，促进磁湖污染综用外来水体的稀释净化能力，提高湖泊水体自身的自合治理和水环境状况改善。为全面分析不同引水方案净能力，见效快，效果明显，在国内外湖泊水环境治理下磁湖水质变化过程，结合实际可能出现

3、的调度情况，工程中已经得到广泛应用¨。进行了3种不同工况下水体主要水质指标变化过程的数值模拟(COD、TP、TN)。不同计算工况下引水流量1引水工程概况及流量分配见表1。磁湖位于湖北省东南部，长江中游南岸的黄石市表1不同工况下引水流量及流量分配情况／区内，是一个以城市景观和生态调节为主要功能的湖泊。黄石区内有磁湖、青山湖和青港湖3个湖泊，其中磁湖最大，湖面面积约9．17km，湖水经胜阳港闸与长江连通。青山湖、青港湖在磁湖北部，水域面积分别为0．52，0．70km。各湖之间通过隧道、涵洞以及生态港渠相互连通。随着黄石地区经济的不断发展，人2磁湖水质数学模型的建立们对生活质量和生活环境的要求也逐

4、步提高，使磁湖水环境问题更为突出。近几年来，各湖泊水体水质为磁湖岸线曲折，包含多个湖区，形状不很规则，平V类、劣V类，主要超标因子为总磷、氨氮、生化需氧均水深仅为1．75m，是典型的浅水湖泊。针对磁湖的量、高锰酸盐指数等，部分湖泊水体黑臭，淤积严重，面特点，本次研究采用正交贴体曲线坐标下的平面二维积和容量不断萎缩，基本丧失了其景观生态功能，反而水动力一物质输运数学模型进行水质模拟。成为城市中的癣疥，破坏了自然环境，甚至威胁到人民模型的水动力部分控制方程包括连续性方程和水的健康。平方向动量方程，具体形式为：为解决磁湖水质逐年恶化的问题，黄石市拟通过连续方程收稿日期：2014一O7—1O基金项目

5、：水利部科技推广项目(TG1316)；湖北省水利重点科研课题(HBSLKY201403)2014—07—10作者简介：年夫喜，男，工程师，硕士，主要从事水工建筑物方面的设计工作。E—mail：253588668@qq．COB第16期年夫喜，等：基于数值模拟的磁湖水质改善效果预测研究132为主加以分析论述。+志(C,Hu)+C；。_C(c)=。()(1)青山湖。随着引排水过程的进行，在稀释自净与自然降解两方面因素的作用下，青山湖湖水中各OuOuOuOCf。OC．。．．污染物指标浓度逐步降低，水质得到明显改善。引水一Ot+一C++—Ct—C一+gt,10d后，COD指标由原来的劣V类提高为Ⅲ类，

6、TN指标由原来的劣V类提高为I类，TP保持为Ⅳ类，总体一+簧+OPo一磊S=上湖区水体由劣V类提高为Ⅳ类。旦一旦(2)(2)青港湖。青港湖水质变化过程与青山湖基本CCa～一致，引水10d后，COD指标由原来的劣V类提高为叼方向动量方程Ⅲ类，TN指标由原来的劣V类提高为Ⅱ类(引水15dOv+一VOv+一VOv一—一l—Ot++++一一—C—Cn++g后提高为I类)，TP保持为Ⅳ类，总体评价湖区水体由~劣V类提高为Ⅳ类。百V~2+I)2++篙+OP．一磊S=(3)磁湖。磁湖水体体积较大，水质改善速度远小于青山、青岗两湖，引水15d后，COD指标由原来的EaAEaB(3)劣V类提高为Ⅲ类，TN指标

7、由原来的劣V类提高为Ⅲ类，TP指标由原来的V类提高为Ⅲ类，总体评价湖区式中，、叼分别表示正交曲线坐标系中两个正交曲线水体由劣V类提高(1为_∞旦Ⅲ＼类疑。(18坐标；为水位；h为水深；H为全水深，H=+h；u、分帅0不同工况下磁湖各水质指标浓度随引水变化的过(uC)别为、71方向的垂线平均流速；A[．程见图1～3。=C壶[一、C表示正交曲线坐标系中的拉梅系数；C==~／+Y，c==~／；+Y；；、：为风应力在