五大连池的水动力水质数值模拟和富营养化评价研究.doc

五大连池的水动力水质数值模拟和富营养化评价研究随着我国工业和农业的迅速发展,湖泊水污染问题严重,湖泊水库等水体的富营养化问题更是当今社会的主要关注问题。湖泊具有观赏性和独立性,是陆地水生态系统不可缺少的一部分。多数湖泊污染由于藻类等浮游生物的过量繁殖,破坏了水体自净能力,导致水体富营养化的产生,影响水质的透明度,降低水中生物多样性,破坏水生态平衡。湖泊水环境的研究有野外观测实验和数值模型模拟两部分,在数值模拟领域大量国内外学者进行了理论研究,在已有模型的基础上不断的完善边界条件、输入模块和加入新的理论和方法,优化水动力水质模型。结合评价体系能够为管理和保障湖泊等水体的生态健康提供有效、便捷的科学依据。五大连池湖泊位于黑龙江省五大连池市西部,是国家级自然保护区。五大连池市全面推动绿色发展。坚持“绿水青山就是金山银山”的发展理念,严格实行环境保护制度,为了维护河流湖泊的生态安全,完善山口、湖口、河口的水质,研发自动监测系统和生活区污水管网工程,建设良好的湖泊生态环境保护项目和建设讷谟尔河流域水污染防治等项目。围绕国家重点生态功能区,深入开展水污染专项治理建设。近年来,五大连池周边城镇经济的快速发展与长期农田耕作产生的农业污染,使得五大连池湖泊污染物日益增加,湖泊的水质有明显的恶化趋势,产生了中度富营养化的状态。为了预防五大连池富营养化程度的加深,有效的保护和净化湖泊水质,保护下游城镇饮用水的安全;为了有效的管理和监测湖泊,全面了解湖泊水质的时空关系,以城市景观湖泊——黑龙江省五大连池湖泊作为研究对象,利用EFDC建立模型并且结合层次分析评价法和多种湖泊富营养化评价方法对五大连池水体进行评价,并将五大连池水质富营养化程度进行分级。本文主要研究成果如下:1、基于σ坐标系采用EFDC模型建立了五大连池的三维水动力和水质模型,根据2015-2016年各月所采集的水文与水质监测数据对模型的参数进行了校正和验证,揭示五大连池水质在时间和空间上变化特征。2、所构建的EFDC模型模拟的水温、溶解氧、总氮、总磷、叶绿素a、氨氮在时空关系上符合其现实的年变化规律,模拟值与检测值总体误差不超过30%,证明EFDC模型在五大连池水质水动力模拟中可行性和有效性。并分析了五大连池水质变化特征,获取了水质变化与地理结构、水文特征和营养盐输入的高度相关关系。3、从湖区入流的污染物浓度出发,设置了3种极端负荷的情景,并利用构建的EFDC模型对设定的3种不同负荷情况下的水质富营养化状况进行模拟研究。研究结果发现:与正常情况相比,在控制污染源污染浓度降低20%的情况下,藻类爆发的抑制效果最为显著,使叶绿素a峰值降低33%;在农耕期突发暴雨增加50%污染物入流的情况下,藻类爆发明显,使叶绿素a峰值增加94.4%。因此,控制入流污染源浓度是抑制藻类爆发、降低水体富营养化程度的主要措施。4、对7个采样点的水环境指标进行评价,总氮、总磷、高锰酸盐等评价结果都超出环境水质指标标准。五个相互关联的池子在不同程度上发生水体富营养化,三池的富营养化评分最高发生水华的风险最高。研究成果为五大连池污染突发事件和水质评价提供了有效的管控决策依据。