淺水湖泊水動力特性與富營養(yǎng)化機理及調(diào)控措施研究——以伍姓湖為例.pdf

1、湖泊是人類活動頻繁之地，在人類和自然活動的雙重脅迫下，湖泊出現(xiàn)了一系列環(huán)境生態(tài)問題，其中富營養(yǎng)化問題尤為突出，因此湖泊富營養(yǎng)化研究是當前湖泊研究中最為緊迫和重要的內(nèi)容。采用水環(huán)境數(shù)學模型是湖泊富營養(yǎng)化研究的重要手段之一。本文以山西省永濟市的伍姓湖為研究對象，但關于該湖的環(huán)境生態(tài)資料十分缺乏，加上水質(zhì)污染嚴重，多次出現(xiàn)水華現(xiàn)象，生態(tài)系統(tǒng)極為脆弱，對伍姓湖的水生態(tài)管理造成了極大的難度。因此從2015年5月開始對伍姓湖進行全面系統(tǒng)的野外實地考

2、察與釆樣工作，分析伍姓湖現(xiàn)存的水環(huán)境問題，對伍姓湖的水動力特性及富營養(yǎng)化的形成機理、調(diào)控措施進行研究，并對資料缺乏地區(qū)的水華進行預警研究。主要研究內(nèi)容有：
　　在實測水文和水質(zhì)資料基礎上，對2015年5月～2016年4月伍姓湖水環(huán)境的時空變化規(guī)律進行了分析；針對涑水河水質(zhì)監(jiān)測指標繁多、伍姓湖水質(zhì)監(jiān)測指標較少及各指標遠高于V類水的特點分別釆用改進的LVQ神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡對涑水河、伍姓湖的水質(zhì)進行研究，并應用綜合營養(yǎng)指數(shù)法對伍姓

3、湖的富營養(yǎng)化狀態(tài)進行分析。為科學診斷出伍姓湖現(xiàn)存的水環(huán)境問題奠定基礎。
　　建立非結構網(wǎng)格下伍姓湖二維淺水水動力模型，采用實測水位資料率定參數(shù)和驗證模型，計算值與實測值吻合較好（R2＞0.9），表明該模型能較好模擬伍姓湖的水動力過程；應用該模型對黃河補水前后、最大降雨前后等典型時刻的水動力特性進行了研究，分析伍姓湖風生環(huán)流的形成過程；最后綜合考慮風速、風向、湖岸邊界、入湖徑流、引水方式等因素研究了伍姓湖流場的變化規(guī)律，彌補了以往在

4、湖庫水動力研究中未考慮湖岸邊界和引水方式影響的片面性。
　　從外界條件、營養(yǎng)物質(zhì)來源、營養(yǎng)物質(zhì)與富營養(yǎng)化的關系等方面分析伍姓湖富營養(yǎng)化的形成原因，對伍姓湖富營養(yǎng)化的影響因素進行關連度分析，確定不同影響因素對伍姓湖富營養(yǎng)化的影響程度；針對資料缺乏問題，利用數(shù)據(jù)增補理論彌補伍姓湖數(shù)據(jù)量少的問題，建立粒子群算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型，對伍姓湖水華發(fā)生風險進行預警研究，提高伍姓湖管理部門的決策能力，降低水華帶來的生態(tài)危害和健康風險。