基于Delft3D模型的呼伦湖水质水动力数值模拟

发布时间：2017-06-28 15:16

  本文关键词：基于Delft3D模型的呼伦湖水质水动力数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：草原湖泊是孕育草原生命的摇篮,是维系当地居民水源供给和周边生态环境需水的重要途径,也是制约区域经济社会稳定与可持续发展的重要因素。由于草原湖泊周边地势开阔,蒸散发强烈,其具有明显的生态脆弱性,其水质状况在不同时期也有显著差异。近年来,由于全球气候变暖,以及社会经济的发展等导致呼伦湖湖泊面积萎缩和湖泊水质变差。在水资源并不丰富的草原地区造成水质性缺水,严重制约了当地社会的可持续发展。因此,采用科学的手段合理地利用湖泊的资源,使人类社会与自然环境和谐发展已成为时代的要求。由于呼伦湖地处中俄蒙3国交界,位于我国最大的陆运口岸城市满洲里东南部,其水质状况十分重要。因此调查清楚呼伦湖水质变化情况已势在必行。而水动力又是水质变化的基础,然而关于呼伦湖水动力方面的调查又十分匮乏,因此本文以呼伦湖为研究对象,在调查清楚近3年呼伦湖水质变化情况的基础上,利用Delft3D建立水质水动力模型,动态模拟呼伦湖水动力与水质的变化情况,以期为呼伦湖及其周边生态环境的保护提供科学的治理政策。研究结果表明,呼伦湖水质总体为地表水V类甚至为劣V类标准。主成分分析显示影响呼伦湖水环境的主要因素在不同时期是不同的,7月为水温、总氮,溶解氧,9月为磷盐、水温、pH。并根据所测13项水质指标的内在联系将呼伦湖水体划分为不同区域：7月聚为四类,分别是A10、D7为一类,D11、E8、F5聚为一类,G2、H3、12聚为另一类,F9、G8聚为一类；9月聚为两大类,分别是B9、D7、G2、12聚为一类,E8、F5、G8、H3、15、F9聚为另一类。这为呼伦湖分时段分区域重点治理提供了科学依据。在构建呼伦湖水质水动力模型的过程中,本研究忽略次要因素,以重金属砷与化学需氧量为主要研究对象科学合理地搭建了呼伦湖水环境动态演化模型。研究发现,呼伦湖沿湖岸地带水动力条件良好,湖中心区域水动力条件次之,并且乌都鲁渔场、小河口渔场、双山子渔场在特定水情风况下产生较高水位变化。水质主要呈现污染高负荷区域对呼伦湖北部水域较南部水域影响大,并在南部中心处形成重金属砷与化学需氧量均较小的地带。为呼伦湖的科学治理与水资源的合理利用提供参考价值。
【关键词】：呼伦湖 水质评价 时空变化 影响因子 Delft3D模型模拟
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV131.2;X143
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-11
• 1 引言11-18
• 1.1 选题依据及研究意义11-14
• 1.1.1 选题背景及依据11-13
• 1.1.2 研究目的及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.2.1 湖泊水动力模型研究现状14-15
• 1.2.3 湖泊水质水动力耦合模型研究现状15-16
• 1.3 研究内容与技术路线16-18
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 技术路线17-18
• 2 呼伦湖概况18-24
• 2.1 呼伦湖地理自然气候概况18-23
• 2.1.1 呼伦湖地理概述18-19
• 2.1.2 呼伦湖气候概述19-22
• 2.1.3 呼伦湖水文概述22-23
• 2.2 呼伦湖污染概况23-24
• 3 Delft3D模型概述24-31
• 3.1 水动力25-29
• 3.1.1 水动力模块基本原理25
• 3.1.2 水动力模块子模块介绍25-26
• 3.1.3 基本假设与方程26-29
• 3.2 水质29-31
• 3.2.1 水质模块原理29
• 3.2.2 水质模块子模块介绍29-30
• 3.2.3 基本假设方程30-31
• 4 呼伦湖水质时空变化31-44
• 4.1 测定方法与数据分析31-32
• 4.2 呼伦湖水环境特征分析32-33
• 4.3 不同时期呼伦湖水质特征分析33-40
• 4.3.1 不同时期呼伦湖水体化学需氧量变化特征33-34
• 4.3.2 不同时期呼伦湖氮、磷含量变化特征34-38
• 4.3.3 不同时期呼伦湖水体叶绿素a含量变化特征38-40
• 4.4 呼伦湖湖流域不同时期理化因子的主成分分析40-43
• 4.5 本章小结43-44
• 5. 呼伦湖水动力模拟44-65
• 5.1 模型的建立与可行性验证44-52
• 5.1.1 边界条件的确定44-45
• 5.1.2 计算网格的剖分45-46
• 5.1.3 模型参数的选取与率定46-52
• 5.2 模型验证52-56
• 5.3 典型风况下呼伦湖水体流场特征56-63
• 5.3.1 风56-57
• 5.3.2 建立风场模型57-58
• 5.3.3 西北风315°作用下的流场水位模拟58-59
• 5.3.4 西风270°作用下的流场水位模拟59-61
• 5.3.5 西南风225°作用下的流场水位模拟61-62
• 5.3.6 三种典型风况下观测点流场情况对比62-63
• 5.4 本章小结63-65
• 6 呼伦湖污染物质迁移数值模拟——以COD、重金属砷为例65-73
• 6.1 呼伦湖重金属砷与COD的污染特性65-66
• 6.2 水质模型的建立及验证66-70
• 6.2.1 模型的建立66-68
• 6.2.2 模型参数的选取与率定68-70
• 6.2.3 模型的验证70
• 6.3 模拟结果的分析70-72
• 6.4 本章小结72-73
• 7 结论与展望73-75
• 7.1 结论73-74
• 7.2 不足与展望74-75
• 致谢75-77
• 参考文献77-80
• 作者简介80

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1 张立杰;基于Delft3D模型的呼伦湖水质水动力数值模拟[D];内蒙古农业大学;2016年

  本文关键词：基于Delft3D模型的呼伦湖水质水动力数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：494334