南四湖內(nèi)風生流及輸水期水流水質數(shù)值模擬研究.pdf

1、我國水資源分布南豐北枯，水資源短缺和南北水資源不平衡，嚴重制約了經(jīng)濟社會的健康發(fā)展，并引起生態(tài)環(huán)境質量的下降。南水北調(diào)工程就是為解決我國北方地區(qū)的嚴重缺水狀況，實現(xiàn)我國水資源優(yōu)化配置的重要戰(zhàn)略舉措。2013年12月南水北調(diào)東線一期工程已試通水，標志著山東省推行“治、用、?！辈⑴e的小流域綜合治污策略等各項污染控制措施發(fā)揮效益，使得南四湖湖內(nèi)水質能達到輸水水質要求，但輸水期間水質的穩(wěn)定達標形勢仍不容忽視。本文借助于SMS(Surface W

2、ater Modeling System)地表水模擬軟件，采用伽遼金有限元法建立了南四湖水動力水質數(shù)學模型，以南四湖萬分之一地形圖(CAD版)為基礎，考慮湖內(nèi)各種植物、湖田、魚塘養(yǎng)殖及次級航道等對調(diào)水水流的阻隔作用，進行了不同風況條件下南四湖調(diào)水前、后上、下級湖流場及輸水期主要水質指標CODCr、T-P分布的數(shù)值模擬研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于SMS地表水模擬軟件系統(tǒng)，建立了南四湖二維水動力學水質數(shù)學模型，在邊界條件處理

3、及模型參數(shù)的選取上，可以較真實的反映南四湖內(nèi)水流水質分布的基本情況，其研究結果具有一定的應用參考價值。⑵通過南四湖非調(diào)水期風力作用下的水動力數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn):南四湖湖區(qū)非調(diào)水期主要表現(xiàn)為風生流，風生流主要受風應力、湖區(qū)地形等因素的影響;風速決定風生流的環(huán)流影響范圍，風速越大，其環(huán)流影響范圍越大;風向決定風生流的流向和環(huán)流形態(tài)。⑶在南四湖輸水期正常設計水力工況、平均風速條件下，不同風向湖區(qū)風生流場的影響不明顯。即使在極端天氣(風速v=10

4、m/s)條件下，也只有在湖區(qū)寬闊區(qū)域出現(xiàn)小部分區(qū)域性環(huán)流，且影響范圍較小。因此，風力對南四湖輸水期流場的影響較小，可以忽略風應力作用。⑷在南四湖輸水期正常設計水力工況、現(xiàn)狀排污條件下，南四湖上、下級湖出湖口CODCr濃度均能滿足Ⅲ類水質標準;上級湖湖區(qū)約86.74％區(qū)域CODCr濃度達到Ⅲ類水標準，下級湖湖區(qū)全部達到Ⅲ類水標準?？刂婆盼酆蠛^(qū)及出湖口CODCr濃度略低于現(xiàn)狀排污情況，南四湖湖內(nèi)水質得到進一步改善。⑸在南四湖輸水期正常設計

5、水力工況、現(xiàn)狀排污條件下，上級湖湖區(qū)約82.75％的區(qū)域T-P濃度達到Ⅲ類標準，但出湖口T-P濃度超標;控制排污后上級湖湖區(qū)83.83％區(qū)域T-P濃度達到Ⅲ類標準，上級湖T-P平均濃度下降8％，上級湖及各特征斷面水質均得到明顯降低。在現(xiàn)狀排污條件下，下級湖出湖口、湖區(qū)及主航道T-P濃度均能達到Ⅲ類水質標準要求，控制排污后下級湖湖內(nèi)水質得到進一步改善。⑹整個湖泊內(nèi)CODCr和T-P濃度在現(xiàn)狀排污及控制排污條件下總趨勢及變化規(guī)律相同，控制排