引江济太背景下贡湖水动力场的数值模拟研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：引江济太背景下贡湖水动力场的数值模拟研究英文并列题目：NumericalsimulationofhydrodynamicfieldinGonghuBayunderthebackgroundofYangtzeRiver-TaihuLakewatertransferproject研究生：王震专业：环境科学与工程研究方向：湖泊生态工程导师：邹华副教授指导小组成员：吴挺峰副研究员学位授予日期：答辩委员会主席：刘和教授江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一五年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是

2、本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名:曰期••XolSJJ关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检

3、索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签名：导师签名：^____________曰期I摘要摘要近年来，太湖流域经济社会发展快速，大量工业废水和生活污水排入湖中，水体生态环境问题日益突出。2007年，太湖北部湖湾——贡湖暴发大规模蓝藻水华，引发了震惊中外的无锡市饮用水供水危机。目前，政府部门正通过引江济太来改善太湖水环境，防治水体富营养化和蓝藻水华。不过这个工程也存在巨大的争议，认为引江济太对缓解太湖生态环境问题作用有限。因

4、此，本研究以与引江济太通道望虞河直接联通的太湖贡湖湾为研究对象，利用2013年3月至2014年2月贡湖水质调查数据，划定贡湖特征水域及评价贡湖水环境状况。在大量野外调查数据的支持下，选择FVCOM模型对贡湖湖流场和波浪场进行模拟评估，分析湖流场和波浪场对贡湖水质的影响，并探讨水动力要素与环境因子的相关关系。最后，设置不同的引江济太试验方案作为模型输入，评估不同引排水方案对贡湖流场的影响规律。（1）依据在贡湖调查的物理指标（WT、pH、DO、SD、SS）、化学指标（营养盐、IMn）、生物指标（Chla）等共13个环境因子的系

5、统聚类分析结果，可将贡湖水生态环境划分为4个特征水域。贡湖特征水域营养状态的空间差异较为明显，Ⅰ区（重度富营养）、Ⅱ区（中度富营养）、Ⅲ区（轻度-中度富营养）、Ⅳ区（中度-重度富营养）；Ⅰ区和Ⅱ区营养状态随季节变化不明显，Ⅲ区和Ⅳ区营养状态随季节变化明显。（2）FVCOM模型采用无结构三角网格和有限体积法，无结构三角网格可以更好地拟合计算区域的边界，有限体积法集合有限元法的自由几何拟合特性以及有限差分法的简单离散结构和高效计算特性。2014年11月11日9：00至14：00模拟与实测流速的相对误差范围3.2~150%，均值

6、为23.7%；2014年8月14日6：10至8月17日05：40模拟与实测有效波高相对误差范围0.03~28.7%，均值为10.7%。因此，FVCOM模型能够很好的模拟太湖湖流和风浪。（3）在偏东风、东南风和偏南风作用下，贡湖各特征水域的水动力场（流场和波浪场）差异较为明显，同时水动力场是造成各特征水域营养状态差异的一个重要影响因素。水动力要素（流速和有效波高）与环境因子（总氮、高锰酸盐指数、总磷、溶解氧、氨氮、透明度）具有显著的相关性。（4）在只有出/入流的影响下，贡湖水体发生交换的范围及强度随流量增大而增大，尤其以Ⅱ区

7、入湖河口局部水域的影响较为明显。在东南风和南风等风向下，贡湖北岸是迎风岸，水力辐合区，有利于藻类的聚集堆积，进而也是水华和湖泛发生的敏感区域；同时望虞河引水与否对入湖河口处、贡湖北岸及梅梁湖和贡湖交界处的流速有较大的影响。贡湖每层水体的流速随风速的增大而增大，且各特征水域的流速大小为：Ⅱ区>Ⅰ区>Ⅳ区>Ⅲ区；相同风速下，不同层的流向基本相同；而流速呈现沿水深递减趋势。关键词：贡湖；特征分区；水动力场；FVCOM；蓝藻水华IAbstractAbstractInrecentyears,waterenvironmentalpro

8、blemshavebecomeincreasinglyprominent.WiththerapiddevelopmentofeconomyandsocietyinTaihuLakebasin,alargeamountofsewagepulledintothelake,leadingtopoorwater