汾河水庫挾沙水流水質模擬研究.pdf

1、水資源是人類文明進步和社會發(fā)展中必不可少的自然資源，而人類可以直接利用的淡水只占全球水資源的2.5％，隨著世界各地用水量的不斷增加，供需矛盾日漸突出，如何合理開發(fā)存量有限的水資源，成為亟待解決的現(xiàn)實問題。水庫的出現(xiàn)正是為了滿足人類對科學高效的調配和利用水資源的需求。在我國北方缺水省份，多數水庫不但具有調洪錯峰、灌溉農田的功能，更是成為重要的飲用水水源地，擔負著為居民提供日常用水的重任，其水體水質的好壞直接影響到居民們的飲用水安全。目前針

2、對水庫水質的研究熱點大多集中在氮、磷等營養(yǎng)物質上，較少考慮懸浮泥沙的影響。而懸浮泥沙作為水中污染物的溫床和載體，在一定程度上加劇了污染物的輸移擴散，已經成為研究水質問題不可忽略的因素。因此，有必要深入分析探討懸浮泥沙對水庫水質的影響規(guī)律。
　　本研究以山西省自然科學基金項目為依托，在構建水動力學模型的基礎上，根據汾河水庫的真實水環(huán)境狀況，選取合適的影響因子，建立符合水庫實際的泥沙輸移和富營養(yǎng)化（水質）模型，并將三者進行關聯(lián)耦合，最

3、終建立水庫水動力—泥沙輸移—富營養(yǎng)化（水質）耦合模型，以北方干旱地區(qū)典型水庫——汾河水庫為研究載體，設置不同方案進行水動力和水質模擬，定量研究分析進入汾河水庫的高含量懸浮泥沙對庫區(qū)水質變化產生的作用，通過對比分析含沙水與非含沙水對各水質指標的不同影響，揭示懸浮泥沙對汾河水庫水質的影響規(guī)律。計算污染物釋放量及貢獻率，為科學利用汾河水庫的水資源、控制汾河水庫的庫區(qū)污染提供技術支撐。研究成果具有理論意義，同時也具有使用價值，主要體現(xiàn)在如下幾個

4、方面：
　?。?）針對汾河水庫的地形特點，結合研究區(qū)的水環(huán)境特征和泥沙性質，在水動力模型構建的基礎上，充分考慮泥沙對水質的影響規(guī)律，探索出一種研究北方干旱區(qū)域庫區(qū)泥沙對污染物影響作用的新型技術方法體系。
　?。?）統(tǒng)籌兼顧各種影響水庫富營養(yǎng)化過程的因素，將浮游動植物的復雜生長繁殖行為、污染物的輸移擴散過程以及懸浮泥沙的運移過程綜合在一起，以水庫水動力學模型為計算基礎，建立起與汾河水庫吻合性較好的水庫水動力—泥沙輸移—富營養(yǎng)化

5、（水質）關聯(lián)耦合模型。
　　（3）采用了數字高程模型、衛(wèi)星遙感及全球定位系統(tǒng)等方法對汾河水庫所處的地理位置和庫區(qū)沿線邊界范圍進行分析，并結合汾河水庫的地形地貌進行了全方位的確定，在生成模擬范圍后進行網格化處理，完成模型構建前的數據預處理過程。選取TN、TP、葉綠素a、溶解氧四項指標進行模擬分析，并結合懸浮泥沙分布規(guī)律，對比分析了含沙水與非含沙水對庫區(qū)水質的影響。
　?。?）水動力的模擬研究結果表明：進出口流量的變化對汾河水庫

6、流場形態(tài)的影響不大，風是推動汾河水庫水體流動的主要推動力，風生流是汾河水庫水流的主要形式，其中風速決定水流流速大小，風向決定水體環(huán)流形式。
　　（5）富營養(yǎng)化（水質）的模擬研究結果表明：懸浮泥沙對庫區(qū)水質的影響弊大于利。一方面隨著懸浮泥沙的大量進入，會造成庫區(qū)水體濁度增加，導致水體光照輻射的衰減，使水體的透光性降低，進而阻礙植物光合作用；另一方面通過吸附降解作用去除污染物，凈化了庫區(qū)水質，減少水體污染。懸浮泥沙對葉綠素a、溶解氧濃