水动力-水质模型在人工湖优化设计中的应用.doc

水动力－水质模型在人工湖优化设计中的应用
哈佳顾霜妹孟潇薛海
作者：哈佳顾霜妹孟潇薛海
摘要:以青海省德令哈市人工湖为例，介绍了MIKE水动力－水质耦合模型在人工湖引水流量及湖体形态优化设计中的应用情况。通过对人工湖形态的网格划分，在大量模拟方案的基础上，系统模拟了人工湖不同点位的水体交换完成时间，确定了2条引水渠道的引水流量和引水周期;通过人工湖“新”、“老”水体的对流扩散模拟，确定了湖体重污染潜在区域和富营养化高发区，为湖体形态和水体流态的优化提供了重要技术支撑;通过对风场叠加方案的模拟，为工程运行期间换水时机的选择提供了关键的参考依据。
关键词:水环境;MIKE水动力-水质耦合模型;人工湖;优化设计
中图分类号:TV213．9文献标志码:Adoi:10．3969/j．issn．1000-1379．2013．11．020
ApplicationofHydrodynamicWaterQualityModelintheArtificialLakeOptimizationDesign
HAJia1，GUShuang-mei2，MENGXiao1，XUEHai3
Abstract:TakingtheartificiallakeatDelinghaCityinQinghaiProvinceforanexample，thispaperintroducedtheapplicationofhydrodynamicwaterqualitymodelintheoptimizationdesignsoftheflowofwaterdivisionandoverallmorphologyoftheartificiallake．Utilizingthemostadvanced
MIKEhydrodynamicwaterqualitycoupledmodelandmeshingtheartificiallake，thispapersystematicallysimulatedthecompletiontimeofwaterexchangeofdifferentpointsintheartificiallakeanddeterminedthewaterdivisionflowandwatercycleoftwodivisionchannels，basedonalargenumberofmodelingschemes．Bythesimulationoftheconvectivediffusionbetweenthenewandtheoldwaterbodyintheartificiallake，thispaperdeterminedthepotentialseverepollutionareaandhighincidenceareaofeutrophication，whichprovidedtechnicalsupportfortheoptimizationdesignoflakemorphologyandwaterflowpattern．Meanwhile，bythemodelingofthewindfieldoverlayscheme，thispaperprovidedreferencebasisforthewaterexchangetimeselectionintheprojectrunningperiod．
Keywords:waterenvironment;MIKEhydrodynamicwaterqualitycouplingmodel;artificiallake;optimaldesign
1研究背景
青海省德令哈市水资源丰富，巴音河自北向南穿城而过并在老城区内形成水网，但在规划的新的行政中心区没有成片的集中水面。为了美化城市面貌，提升城市环境质量，打造“魅力、宜居的生态城市”，市政府提出在行政中心核心区域通过合理开挖，利用巴音河水资源，从总干渠引水，蓄水形成人工湖，配合周边生态景观工程构建整个行政中心核心生态景观区域(见图1)。
在项目补水水源和湖区水环境保护目标明确的前提下，设计过程中有以下几个需要解决的关键技术难点:①在湖区蓄水规模确定情况下，湖体的平面形态和湖底形态的设计。也就是什么样的湖体平面形态和湖底断面形态能更大程度地适应湖区水流的流动特性，维持水体最佳循环流动。②在引水渠道数量和位置给定的条件下，引水规模的确定。也就是确定2条引水渠道的引水规模及其最佳流量配比，选择何种引水流量组合，才能实现湖区水体的高效置换。③湖区水体的运行方式。也就是在确定的引水规模和流量配比条件下，多长时间才能完成整个湖区的水体置换;在综合考虑风场等外部环境条件下，如何选择最优的换水时机。
为了解决以上技术问题，在设计中打破了以往传统的造湖设计理念，