水资源评价及水质数值模拟研究

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1、天津大学博士学位论文水资源评价及水质数值模拟研究姓名：郭磊申请学位级别：博士专业：港口、海岸及近海工程指导教师：高学平20061201中文摘要水资源是人类生存和发展不可替代的资源，是经济和社会可持续发展的基础。目前全球水资源状况正面临着巨大的危机，人口增长导致人均水资源量减少，工农业生产及人类的活动导致水资源的污染，气候因素及地理原因导致水资源时空分布不均匀等等，这些问题都受到决策者和科研工作者的极大关注。在研究如何解决这些问题前，需要对水资源的状况有全面的认识和了解，这就要求对水资源进行科学评价。本文研究了用模糊综合评判方法，从水

2、质和水量两个角度对区域水资源进行评价的方法。水质方面主要考虑了各水质指标的浓度值对水资源的综合影响，由于水质的测量具有一定的时效性和误差，故研究了水质数值模拟方法，并以北大港水库水质模拟研究为例，详述了水质数值模拟研究过程。水量的问题主要是由水资源的时空分布不均匀引起的，空间分布不均可采用跨区域水资源调度方法解决，对于时间分布不均，可采用提高水库汛限水位、建立蓄滞洪区等方法蓄存汛期洪水资源，本文探讨了海洋水库作为蓄滞洪区以蓄存汛期入海淡水的可行性，并用数值方法模拟海洋水库蓄存洪水的过程。具体研究工作如下：首先，对北大港水库水质进行了

3、数值模拟研究。建立三维水动力水质耦合模型，以氯离子作为水质模拟指标，选择水库某实际运行时段作为模拟时域，对水库水体及底泥氯离子的输运进行模拟，通过对模拟值与实测值的比较和分析，验证了模型的可靠性。运用上述模型，对水库5种典型运行方式进行了水动力及水质模拟研究，通过对各运行方式下流场、污染物输运及分布的比较，揭示了水库流场动态变化、水质变化及底泥污染物释放规律。水质数值模拟可以预测水资源水质变化，为水资源评价提供水质指标数值。’其次，对海洋水库蓄存淡水的可行性进行研究。根据天津市海挡防护规划，将在永定新河河口规划建设人工泻湖。本文运用

4、三维水动力水质耦合模型，从盐淡水交换的角度，以50年一遇洪水过程为例，模拟了人工泻湖拦蓄洪水过程中湖内盐度的输移过程，探讨了人工泻湖在汛期可兼作海洋水库以蓄存入海淡水资源的可能性。对海洋水库各种存蓄水方式进行模拟计算，通过对计算结果的分析，确定了较佳的存蓄水方式，以使水库在相同入流条件下蓄存更多的可用淡水。最后，建立二级模糊综合评判模型，从水质和水量两个角度展开对水资源的评价。选择10个水质指标和7个水量指标作为评判因素集，设置5个等级，根据各指标与等级之间的关系建立隶属度函数，采用单因子评价法等方法确定各指标权重，选择合理的算子，

5、经过模糊运算，最终得到水资源评价结果。在评价过程中，提出了水资源安全因子的概念，并给定了计算公式，水资源安全因子可以用来确定对水资源状况负面影响较大的指标，从而为制定有针对性的水资源改善和修复措施提供科学参考。关键词：水资源评价；北大港水库；海洋水库；水质模型；模糊评判：水资源安全因子；底泥释放ABSTRACTWaterresourcesareirreplaceableforhumanbeingslivinganddeveloping．Simultaneous，itisthefoundationforsustainabledevel

6、opmentofeconomyandsociety．Globalwaterresources，atpresent，faceacrisis．Withtheincreasingpopulationofthewholeworld,percapitawaterresourcesisdecreased,andindustrialandagriculturalproductionandhumanrivingcontarninatewaterresources，what’Smore，climaticandgeographyfactorsleadt

7、othetemporalandspatialheterogeneousdistributionofwaterresources．Theproblems，mentionedabove，havebeenpaidcloseattentiontobydomesticanddecisionmaker．Beforediscussinghowtosolvetheseproblems，onesshouldknowthedetailsituationofthewaterresourcesofadistrict,andthenscientificass

8、essmentofwaterresourcesisrequired．Thepaperpresentsafuzzycomprehensiveassessmentmethodtoevaluatethegradeofwaterresourc