山地城市重污染河流溶解氧數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)化、城市化進(jìn)程的發(fā)展,河流污染日益嚴(yán)重,河岸植被也逐漸被破壞殆盡,導(dǎo)致河流生態(tài)功能喪失,富營養(yǎng)化現(xiàn)象頻發(fā),水體變得黑臭。山地城市河流具有快排、快泄的特點(diǎn)。河道中建有用于蓄水的水工構(gòu)筑物,使得枯水季節(jié)水體流動(dòng)緩慢,自凈能力變差。溶解氧是水體中動(dòng)植物賴以生存的基礎(chǔ),是衡量水質(zhì)好壞的重要指標(biāo)。溶解氧濃度的高低,體現(xiàn)了水體自凈能力的大小。了解河流溶解氧的分布狀況,掌握外界條件變化對(duì)溶解氧的影響是制定措施防止河流黑臭,保證河流水體健康

2、的重要依據(jù)。
　　伏牛溪位于重慶市大渡口區(qū),是流入長江的次級(jí)河流,具有典型的山地城市河流特點(diǎn)。目前,河流河岸帶植被破壞,水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重。河流受到生活污水及工業(yè)廢水的污染,河流水質(zhì)較差,為劣Ⅴ類水。河道中修建有多處蓄水水工構(gòu)筑物,河流流動(dòng)緩慢,水體自凈能力較差,夜間溶解氧濃度長時(shí)間低于2mg/L,不利于水生動(dòng)植物的生存。保證河流基本的溶解氧含量是防止河流黑臭,維持水生態(tài)健康的重要前提。本研究在分析伏牛溪水動(dòng)力及水體污染特點(diǎn)的基礎(chǔ)上

3、,利用一維河流水質(zhì)模型 MIKE11建立了伏牛溪河流水質(zhì)模型,用于掌握河流溶解氧的分布狀況,為人工強(qiáng)化復(fù)氧措施的實(shí)施提供依據(jù),并對(duì)河流點(diǎn)源截污及調(diào)水方案進(jìn)行了效果預(yù)測。研究內(nèi)容及主要結(jié)論如下:
　　①通過對(duì)伏牛溪點(diǎn)源污染排放口的調(diào)查和監(jiān)測,掌握河流點(diǎn)源污染現(xiàn)狀。對(duì)伏牛溪流域的用地類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì),計(jì)算流域內(nèi)的面源污染負(fù)荷。根據(jù)河流的水動(dòng)力條件將伏牛溪分成4個(gè)河段進(jìn)行研究,采用單因子標(biāo)識(shí)指數(shù)法分析了每個(gè)河段的污染主要污染物。結(jié)果顯示:伏

4、牛溪全河段總氮、總磷污染較重。下游河段氨氮污染嚴(yán)重。高錳酸鹽指數(shù)能夠滿足Ⅴ類水的水質(zhì)要求。
　?、诓捎肕IKE11模型的NAM模塊建立伏牛溪降雨-徑流模型,采用95-99年實(shí)測數(shù)據(jù)對(duì)模型中降雨-徑流參數(shù)進(jìn)行率定,并選擇豐、平、枯三種降雨典型年進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)的靈敏度分析。結(jié)果顯示:上游匯水單元模擬值與實(shí)測值的相關(guān)系數(shù)為R2=0.778,下游匯水單元的相關(guān)系數(shù)為R2=0.775。模擬期總水量相對(duì)誤差為8.24％。對(duì)于三種降雨典型年,最

5、大地表儲(chǔ)水層厚度Umax、Lmax對(duì)伏牛溪水量平衡影響較大。Umax是影響枯水年河流總水量平衡的敏感性參數(shù)。
　?、鄄捎肏D模塊與NAM模塊耦合運(yùn)算,對(duì)2013年伏牛溪水位和流量進(jìn)行模擬,采用下游河段3＃監(jiān)測斷面的實(shí)測數(shù)據(jù)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行率定,并對(duì)河流糙率值進(jìn)行敏感性分析。模擬結(jié)果顯示:模擬水位與實(shí)測水位的相關(guān)系數(shù)為0.73, Nash-Sufficient效率系數(shù)為0.62。流量的相關(guān)系數(shù)為0.78,Nash-Sufficient

6、效率系數(shù)為0.60。對(duì)河床糙率值的敏感性分析結(jié)果顯示:河床糙率不是影響河流水位的敏感參數(shù),對(duì)河流水位影響有限。
　?、懿捎肕IKE11等級(jí)4的水質(zhì)模板,利用AD模塊和ECOLab模塊耦合運(yùn)算模擬伏牛溪水質(zhì)。模擬結(jié)果顯示:氨氮的模擬值與實(shí)測值相對(duì)誤差為21.6％;BOD5模擬值與實(shí)測值相對(duì)誤差為20.7％;溶解氧模擬值能反映出實(shí)際的變化規(guī)律。模型能夠用于伏牛溪溶解氧的模擬研究,并獲得較為滿意的效果。對(duì)水質(zhì)參數(shù)的敏感性分析結(jié)果顯示:藻

7、類是影響水體溶解氧的重要因素,動(dòng)植物的呼吸作用及底泥耗氧作用對(duì)溶解氧影響較大。
　　⑤利用構(gòu)建的水質(zhì)模型對(duì)點(diǎn)源污染治理及調(diào)水方案進(jìn)行效果預(yù)測,結(jié)果發(fā)現(xiàn):點(diǎn)源污染治理后伏牛溪水質(zhì)改善效果明顯,氨氮和BOD5濃度能夠達(dá)到Ⅴ類水水質(zhì)要求,夜間溶解氧濃度有所提高,夏秋季基本能夠滿足1mg/L。兩種調(diào)水方案對(duì)水體氨氮污染改善效果明顯,對(duì)BOD5污染改善效果不明顯。調(diào)水后氨氮濃度能后滿足Ⅴ類水的水質(zhì)要求,夜間溶解氧濃度改善效果不明顯。采用綜合