基于ECOlab的澜沧江小湾水库水质模拟研究

发布时间：2020-05-29 22:09

【摘要】：库坝工程建设对流域水环境具有较大的潜在影响,尤其是多年调节水库,完全改变了天然河流的水力特征和物质运移规律。澜沧江作为我国水利水电工程重点开发河流,目前在云南省境内已开发和规划的梯级电站多达14座,澜沧江流域内库坝工程对水环境的影响引起了广泛的关注。本研究选择澜沧江流域典型的高山峡谷型高坝大库——小湾水库,通过现场观测取样、构建数值模型及理论分析等相结合的技术手段,研究其重要水质指标的时空分布规律,构建小湾水库预测模型。为澜沧江梯级开发水生态环境效应的深入研究提供必要的基础支撑,同时为小湾水库的科学调度运行和水环境保护提供参考。主要研究结果如下:(1)基于MIKE-ECOlab构建了小湾水库水动力-水质模型,并采用实测资料对模型进行了率定验证。在澜沧江主库区设置7个采样点位,黑惠江支库区设置2个点位,利用各点位实测水样数据对ECOlab模型中关键生化过程的水质参数进行了率定验证,模型验证结果良好,可用于库区水质模拟研究。同时对模型重要水质参数的敏感性进行了分析,结果表明COD一级降解速率、氨氮产率、硝化速率是敏感度最高的参数,反硝化速率仅对NO_3~--N含量影响较大,对其他指标几乎没有影响。(2)采用一维水质模型,模拟预测了小湾水库典型运行工况下COD、DO、氮营养盐(NH_4~+-N、NO_3~--N)的时空变化特征。模拟结果表明COD含量与来水流量关系密切,沿程呈现出下降趋势,并呈现出丰水期高,枯水期低的周期性变化规律;DO随着水体中COD的降解消耗,沿程同样呈现下降趋势,时间上呈现丰水期下降,枯水期上升后下降的周期性规律;NH_4~+-N沿程分布先缓慢上升后下降,随时间变化规律与COD呈现负相关性;NO_3~--N的含量受硝化反应影响,沿程分布规律与NH_4~+-N类似,随时间变化规律与NH_4~+-N呈正相关的关系,硝化反应和反硝化反应整体处在氮循环动态平衡中。(3)采用三维水质模型,模拟预测了COD、DO、氮营养盐的垂向分布特征。提取一维水质模型对应的断面结果作为边界条件,构建坝前三维模型,利用坝前分层实测水样数据对三维模型进行了验证。模拟结果显示,小湾水库属于典型的分层型水库,在夏季水温出现变温层、温跃层、恒温层分层结构,并引起其他水质因子的分层现象。DO、COD呈现与水温相同的分层规律,夏季呈现出表层高底层低的分层结构;而NH_4~+-N则相反,夏季表现出底层高于表层的分层结构;NO_3~--N则在夏季没有明显的分层结构。当逐渐入冬,外部环境温度和水温逐渐降低,水体也逐渐混合,在冬季水温、DO、COD、氮营养盐均无明显的分层结构,处于基本均匀混合的状态。
【图文】：

图 2-1 澜沧江中下游梯级电站位置示意图 of the cascade hydropower station in the middle and lower reaches of概况位于云南省西部南涧县与风庆县交界的澜沧江中游河段 处，位于澜沧江中游，地处高山峡谷地带，河谷深切呈“高山峡谷河道型高坝大库。于横断山脉南段，滇西纵谷山原区，地势由北至南逐渐降-近南北向为主[62]。水库所属区域由于受到强烈的侵蚀切地貌，两岸山坡陡峭险峻，山峰高程多在 1800 到 2600m达到 2600 多米。小湾库区两岸支流较发育，主库区发育、倒流河等。

西安理工大学工程硕士专业学位论文区和回水区，采样点均选取在河道顺直、水流稳定的区域。XW6~XW1 采样主库区，，XW8、XW7 位于 HHJ 支库区汇入口上游。XW0 位于坝前 HHJ 支库后。同时在点 XW0 布设垂向分层点位，其垂向水深分别为：L1（表层约 0.5m）、L3（10m）、L4（15m）、L5（20m）、L6（25m）、L7（60m）、L8（90m）、L9（10 GPS 定位得到各采样点经纬度信息为：XW6（N25°01′37.49″，E99°″）、XW5（N24°57′01.09″，E99°44′37.65″）、XW4（N24°51′32.48′35.39″）、XW3（N24°46′46.24″，E99°51′49.94″）、XW2（N24″，E99°57′29.90″）、XW1（N24°44′27.69″，E100°01′22.44″）、XW（024.03″，E100°05′27.21″）、XW7（N24°43′20.32″，E100°06′05.67″）4°46′05.94″，E100°08′31.60″）。水库采样点分布见图 2-2。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X524

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本文编号：2687578