牛栏江一滇池补水工程水质影响模拟与评价

发布时间：2017-09-15 19:27

  本文关键词：牛栏江一滇池补水工程水质影响模拟与评价

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【摘要】：滇池是我国云贵高原上著名的大型浅水湖泊,是中国第六大淡水湖,北邻昆明市区,呈南北向分布,湖体呈“弓”形,弓背向东。它具有城市供水、工农业用水、调蓄、防洪、旅游、水产养殖等多种功能。由于滇池位于昆明城区下沿,消纳了城市发展所产生的废水和污水,随着周边城镇的快速发展和城市扩张,湖泊水质逐年变差。二十世纪六十年代滇池水质为Ⅱ类,七十年代变为Ⅲ类,七十年代后期水质逐渐恶化,基本上十年下降一个等级,自二十世纪九十年代起滇池草海和外海水质均为劣V类,水体富营养化严重,蓝藻水华常年发生,城镇供水功能完全丧失,滇池日益成为周边城镇生活质量提高及社会持续快速发展的制约瓶颈,九十年代滇池被纳入国家“三湖三河”重点治理对象。针对滇池水污染情况,滇池流域水污染防治已确立了“环湖截污和交通、外流域引水及节水、入湖河道整治、农业农村面源治理、生态修复与建设、生态清淤”六大治理措施,而牛栏江—滇池引水工程为“外流域引水及节水”治理措施中的重中之重,本工程已于2013年9月25日通水,为掌握牛栏江—滇池引水工程对滇池的水量、湖区的营养物含量的变化规律,本文对其引水改善滇池水环境的效果进行模拟预测,为滇池水环境治理工作提供技术支撑和决策支持。本文收集了滇池湖区水质及其周边的气象、水文等实测数据,并且考虑到牛栏江—滇池引水工程对湖区水动力及水生态环境的影响,选用美国弗吉尼亚州海洋研究所研发的环境流体力学EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code)模型建立滇池湖区二维水动力、水质模型,模拟滇池水质随时间的变化过程,并对其进行验证和归纳分析。本文的主要研究成果有：(1)利用EFDC模型对牛栏江—滇池引水工程效果进行模拟,概化滇池出入流边界,模拟效果良好,概化合理；(2)牛栏江—滇池引水工程对滇池湖体水质的改善效果明显,但调水实施后很长一段时间内湖内水质空间分布不均,滇池南端晋宁县附近水域有明显的死水区；(3)由本论文预测结果可以看出,三条河流(盘龙江+洛龙河+捞鱼河)的引水方案好于两条河流(盘龙江+洛龙河)的引水方案,单河流(盘龙江)引水方案对滇池水质的改善效果最差；(4)水体的扩散只会沿着最短的距离；所以当出水河口在海口河和西园隧道时,滇池南部几乎没有任何水力置换发生,即使增加了洛龙河进水口,湖水还是经最短的距离流向海口河、西园隧道出口,而不是从洛龙河流到滇池南部进而经海口河流出滇池,因此想要置换滇池南部的水体就必须在滇池中下游位置处开设入河口,否则水体很难流经此区域；(5)目前,已经在运行的引水工程(盘龙江单口引水)随着时间的推移整个水体达到一个平衡状态(在此模型中认为是10个月左右),一年后滇池中Ⅲ类水体约占到10%左右,即使再注入更多的Ⅲ类水,滇池的水质改善效果并不会太明显,若持续注入只会有小部分面积可以达到Ⅲ类水体；(6)滇池湖区面积大,不同区域水生态环境相差较大,流速不同、温度不同、底泥释放量不同,导致不同区域TN、TP浓度之间具有显著的空间差异；(7)通过模型对两个、三个入湖口进行约为一年的补水工程模拟可以看出“牛栏江一滇池引水工程”的确对整个滇池的水质改善有一定效果,但要达到整体Ⅲ类水质所需要的时间还需要更久,但按照目前模拟得到的结果来说,两入湖口工况一年后的Ⅲ类水体比例大约占整个滇池的13%左右,三入湖口工况一年后Ⅲ类水体比例大约占整个滇池的18%左右,以此推断若是在其他条件都理想的情况下(如滇池的污染源全部得到遏制,底泥清空等),有一个到两个(三个)入湖口对滇池水体进行置换到规划年2020年滇池的整体水质是无法达到Ⅲ类水体的。
【关键词】：牛栏江—滇池补水工程 滇池水污染综合治理 入湖方案 EFDC模型
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X524;TV67
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 选题背景及研究意义13-14
• 1.2 水质模型现状研究14-20
• 1.2.1 国外水质模型研究进展15-17
• 1.2.2 国外主要水质模型介绍17-18
• 1.2.3 国内水质模型研究进展18-19
• 1.2.4 滇池水质模型的研究现状19-20
• 1.3 主要研究内容和技术路线20-22
• 1.3.1 本文主要研究内容20
• 1.3.2 技术路线20-22
• 1.4 本章小结22-23
• 第二章 滇池水环境现状及近年治理工作概况23-41
• 2.1 研究区概况23-24
• 2.1.1 自然概况23
• 2.1.2 流域社会经济概况23-24
• 2.1.3 水资源及开发利用情况24
• 2.2 滇池的水质状况以及近年的治理效果24-36
• 2.2.1. 滇池水质状况24-30
• 2.2.2 滇池水污染成因30-31
• 2.2.3 滇池水环境压力分析31-32
• 2.2.4 近年治理滇池效果分析32-36
• 2.3 牛栏江—滇池引水工程概况36-40
• 2.3.1 工程概况36-38
• 2.3.2 工程任务及功能38
• 2.3.3 工程规模及总体布置38-40
• 2.4 本章小结40-41
• 第三章 EFDC模型简介41-51
• 3.1 EFDC环境流体力学模型的模拟原理42-46
• 3.1.1 EFDC模型的结构模块及应用流程42-43
• 3.1.2 EFDC模型的主要控制方程43-46
• 3.2 EFDC水质模块46-49
• 3.2.1 模型状态变量及原理46
• 3.2.2 主要水质指标的源汇项46-47
• 3.2.3 藻类与氮磷的关系47-49
• 3.3 EFDC模型优势49-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 滇池水质模型的建立与应用51-86
• 4.1 计算网格生成51-52
• 4.2 边界条件52-56
• 4.2.1 边界的概化52-56
• 4.2.2 边界的设置56
• 4.3 模型计算步长56-57
• 4.4 模型主要参数的选取及其验证57-60
• 4.4.1 主要率定参数及取值57-58
• 4.4.2 水质验证结果58-60
• 4.5 引水改善滇池水质模拟与评价60-85
• 4.5.1 单口引水方案60-68
• 4.5.2 双口引水方案68-75
• 4.5.3 三口引水方案75-83
• 4.5.4 三种引水方案比较83-85
• 4.6 本章小结85-86
• 第五章 结论与展望86-88
• 5.1 主要成果86-87
• 5.2 展望87-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-95
• 附录 攻读硕士期间发表的学术论文95

【参考文献】

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本文编号：858439