基于EFDC模型的人工湖水质保障最佳运行方式研究.pdf

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1、第30卷第1期水资源保护2014年1月V01．3ONo．1WATERRES0URCESPROTECT10NJan．2014DOI：10．3969／j．issn．1004—6933．2014．01．011基于EFDC模型的人工湖水质保障最佳运行方式研究郭鹏程，轩晓博，闫大鹏(1．黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州450003；2．河海大学环境学院，江苏南京210098)摘要：以石家庄市正定湖为例，基于EFDC水环境数学模型确定引水规模，分析风场因素对人工湖调水置换效果的影响，并根据不同风向、风速的风场叠加后湖区水龄模拟结果，探明最有利于调水的外部环境条件：正定湖最佳引水风向

2、为偏北风，风速为5m／s时，实现80％水体交换需要2～3d。关键词：水质保障；人工湖；引水；水龄；EFDC模型中图分类号：TV2147文献标志码：A文章编号：1004—6933(2014)01—0053—04OptimalschemeofwaterqualityassuranceinartificiallakesbasedonEFDCmodelGUOPengcheng，XUANXiaobo一，YANDapeng(1．YellowRiverEngineeringConsultingCo．，Ltd．，Zhengzhou450003，China；2．CollegeofEnvir

3、onment，HohaiUniversity，Nang210098，China)Abstract：TakingZhengdingLakeinShijiangzhuangCityasacasestudy，theEFDCmodelwasusedtodeterminethescaleofwaterdiversion．andthein~Henceofthewindfieldonthewaterexchangeoftheartificiallakeswasanalyzed．Accordingtothesimulationresultsofthewaterageofthelakewi

4、thdifferentwinddirectionsandatdifferentwindvelocities．themostfavorableenvironmentalconditionsforwaterdiversionwerefoundasfollows：whenthewinddirectionthatwasmostfavorableforwaterdiversionwasslightlynortherlyandthewindvelocitywas5m／s．theexchangeof80％watertooktwotothreedays．Keywords：waterqua

5、lityassurance；artificiallake；waterdiversion；waterage；EFDCmodel正定湖位于河北省石家庄市，为滹沱河上规划建设的大型人工湖泊，占地面积4．7km，设计正常蓄水量1352万m。湖中分布有太阳岛、月亮岛、金星岛、木星岛、水星岛、火星岛和土星岛7座岛屿，如图1所示。正定湖主要由黄壁庄水库退水形成，经长期运行，水质恶化至设定标准后，需从黄壁庄水库引水进行换水，以改善湖区水环境质量。为节约引图1正定湖大、小湖区及岛屿分布示意图水资源量，开展正定湖水质保障最佳运行方式的研究十分必要。对湖泊和河流进行数值模拟，为完善相关河湖的综

6、合目前，应用于湖泊、河流水质水动力研究中较为治理提供科学参考，取得了较好的实际应用效果。成熟的数值模型主要有EFDC、MIKE和WASP等。本研究主要采用EFDC水动力数学模型的水龄采用相关模型来辅助具体河湖工程生产设计的研究模拟功能，确定正定湖引水时较优的外部环境条件，较多，如李一平等分别应用EFDC和WASP模型为制定最佳的水质保障方案提供技术参考。水龄可作者简介：郭鹏程(1981一)，男，工程师，主要从事河湖水环境保护及规划设计工作。E—ail：guopch@yrec．cn·53·定义为颗粒物从人口处传输到指定点的时间(入口侧的大湖区和东侧的小湖区分开计算(大湖区与

7、小的水龄通常设为零)，其计算公式见参考文献湖区相对位置见图1。换水时，黄壁庄水库下泄水[9]。水龄越大，说明水体运动越慢，水体被交换程首先进人大湖区，后经由橡胶坝再进入小湖区。由度也越弱。于小湖区面积较小，形态较为简单，因此，本文分析的重点为正定湖大湖区，结论仅针对大湖区的模拟1数学模型的构建和模拟方案的制定成果)。大湖区和小湖区网格数分别为40105和1．1EFDC模型基本原理11353个，水平方向和垂直方向网格间距均为i0m。EFDC模型垂向上采用or坐标变换，能较好地垂向利用or坐标，均匀分表、中、底3层，每层平均拟和近