闸控河段水质多相转化过程模拟及机理研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212222525密级硕士学位论文闸控河段水质多相转化过程模拟及机理研究作者姓名：米庆彬导师姓名：窦明教授学科门类：工学专业名称：水文学及水资源完成时间：2015年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterProcesssimulationaboutMulti-phasetransformofwaterqualityandresearchonmechanisminSluice-controlledriverreachesBy

2、QingbinMiSupervisor:Prof.MingDouHydrologyandWaterResourcesCollegeofWaterConservancy&EnvironmentEngineeringMay,2015学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：2015年5月3

3、1日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：2015年5月31日摘要摘要闸坝是辅助人类开发管理

4、水资源的重要工具，它在防洪排涝、拒咸蓄淡、灌溉供水、通航养殖、景观娱乐、生态保护等方面起着积极作用。然而，闸坝的建设，截断了天然河流的连续性，导致水流流速趋缓，河道径流减少，水体自净能力降低，水污染加剧。近年来，闸坝建设的负面效应逐渐凸显出来，造成水污染事故频繁发生、生态与环境持续恶化、生物多样性减少等一系列问题。目前，闸坝建设给河流水资源开发管理、下游地区造成的水污染防治压力等问题引起了社会各界的强烈关注。因此，在这种背景下开展闸控河段水质多相转化过程及机理研究，加强闸控河段水环境系统演化机理研究和水闸调度在水质改善方面的功效评估，

5、对客观认识闸坝在水资源开发和保护中所起的作用，减少水利工程建设所带来的生态与环境风险，具有重要的实际应用价值。本文主要从以下几个方面对闸控河段水质多相转化过程及机理开展了研究：（1）对闸控河段内水质多相转化的机理进行了归纳总结，提出闸控河段水体—悬浮物—底泥—藻类界面水质多相（溶解相、悬浮相、底泥相、生物相）转化驱动模式的整体架构；分析水闸调度对水质多相转化的驱动作用。（2）研制考虑水闸调度作用的水质多相转化数学模型。该模型不但能反映出闸控河段内不同水域的水动力过程空间差异，又能通过建立的描述主导反应过程的数学表达式反映出溶解相、悬浮

6、相、底泥相、生物相水质之间相互转化过程，为对闸控河段水质多相转化过程的仿真模拟提供手段。（3）结合同步监测实验收集的数据资料，对研制的数学模型进行参数率定和验证，并对闸控河段的水动力过程以及不同相态水质之间的物理、化学、生物等反应过程进行模拟，揭示受水闸调控作用后水质在水体—悬浮物—底泥—藻类界面内的重新分配关系及其对水闸调度的响应程度。（4）通过情景分析和数值模拟，分析不同调度方式下污染物迁移转化过程的时空差异，识别不同调度方式下水质多相转化的主导反应机制，并计算出水闸调度对水质多相转化的贡献率大小，进而构建不同物质浓度变化率与主要

7、影响因子之间的量化关系，以揭示闸控河段水环境系统的演变规律。关键词：闸控河段槐店闸过闸流量多相转化主导反应机制贡献率IABSTRACTABSTRACTThedamisanimportantauxiliarytoolforhumantodevelopandmanagewaterresources,whichplaysapositiveroleinfloodcontrolandwaterlogging,refusingsaltandimpoundingfreshwater,irrigationandwatersupply,navigati

8、onandaquaculture,entertainment,ecologicalprotectionandsoon.However,withdamsbeingbuilt,thecontinuityofnaturalst