水動(dòng)力學(xué)方法降低湖泊內(nèi)源釋放研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，環(huán)境問題也日益凸顯，其中水污染已經(jīng)給我國(guó)人民生活和生產(chǎn)帶來了巨大的損失。我國(guó)湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化問題已刻不容緩，此類問題已經(jīng)引起了政府及相關(guān)部門和研究單位的高度重視?？刂茰\水湖泊中氮磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的含量是湖泊藍(lán)藻水華治理的關(guān)鍵。太湖是我國(guó)第三大淡水湖泊，近年來，由湖泊富營(yíng)養(yǎng)化而引發(fā)的藻類水華災(zāi)害已對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦娜粘Ｉa(chǎn)生活造成了不容忽視的影響，隨著國(guó)家出臺(tái)相關(guān)政策控制工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活污水直接排放到太湖等大型淺水湖泊中，外源輸入

2、的營(yíng)養(yǎng)鹽將隨著時(shí)間的推移逐漸減少，但藻類水華災(zāi)害仍不時(shí)發(fā)生，對(duì)于大型淺水湖泊的太湖而言，因水淺、受風(fēng)浪擾動(dòng)劇烈、底泥頻繁再懸浮等原因，動(dòng)態(tài)內(nèi)源污染的釋放對(duì)湖泊水質(zhì)的影響非常大。中外湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理中普遍出現(xiàn)外源輸入得到控制后藍(lán)藻水華依舊發(fā)生的現(xiàn)象，因此科學(xué)控制淺水湖泊內(nèi)源污染釋放在藻類水華災(zāi)害的治理中越來越受到廣泛的關(guān)注。因此，在有效控制太湖周邊污染進(jìn)入太湖的同時(shí)，研究控制太湖內(nèi)源氮磷污染二次釋放到水體的技術(shù)，具有重要是理論和工程應(yīng)用意

3、義。
　　基于湖泊底泥再懸浮和湖泊水動(dòng)力作用之間的關(guān)系，依據(jù)水動(dòng)力學(xué)作用的原理，提出了在太湖底放置土工格室的方法，通過降低湖水底層流速，減弱湖泊底泥的再懸浮程度，以達(dá)到降低太湖內(nèi)源污染物的釋放的目的。
　　本文采用Delft3D模型，根據(jù)大量實(shí)際觀測(cè)資料和前人研究成果，選取了東南風(fēng)和西北風(fēng)作為典型風(fēng)向，風(fēng)速為4m/s、6m/s、8m/s，對(duì)太湖底層風(fēng)生流進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，對(duì)內(nèi)源釋放臨界風(fēng)速進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)太湖沿岸的底層流速

4、普遍大于湖心位置，水域狹窄的位置的底層流速大于水域?qū)掗煹奈恢?，在臨界風(fēng)速6m/s風(fēng)速作用下時(shí)太湖西岸、東北角、東太湖、漫山湖等地水流速度達(dá)到底泥起動(dòng)速度的臨界值。將研究成果與已有的成果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的正確性。
　　在太湖底放置土工格室以降低湖水底層流速的數(shù)值計(jì)算。采用Delft3D模型，建立了5×1×1.5m的水槽模型，將土工格室放置到水槽模型底部，計(jì)算得出底層水流在經(jīng)過土工格室后的水頭降低量和流速減小量，通過曼寧公式反

5、算出土工格室放置到太湖中的等效糙率大約為0.03。
　　在研究了太湖流場(chǎng)分布的基礎(chǔ)上，選取在太湖風(fēng)成水流速度大的地區(qū)，即太湖西岸、東北角、東太湖、漫山湖四個(gè)位置放置土工格室，數(shù)值模擬計(jì)算了放置土工格室后的流場(chǎng)變化。計(jì)算結(jié)果表明，即使在8m/s風(fēng)速作用下，這四個(gè)位置湖底的流速均降低到了底泥起動(dòng)速度以下，能夠有效地降低了太湖的內(nèi)源釋放。同時(shí)，對(duì)不同土工格室鋪設(shè)方式的進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用條帶式鋪設(shè)土工格室時(shí)，在太湖西岸、東北角、東太湖