Falls Lake水库水质的数值模拟研究及分析

发布时间：2022-02-09 09:20

　　作为一种重要的水体形式,水库与人类的日常用水密切相关。Falls Lake水库位于美国北卡罗来纳州,为北卡州府罗利及其周边地区提供生活用水。当地政府对水库的治理颇见成效,水质状况较历史水平已有明显改善。但近几年的观测资料显示：水库中Chl-a经常会出现超标现象。为了防止可能出现的水体富营养化问题,更加有效地保护水库的水质,确保当地饮用水的质量,有必要对水库目前的水质状况以及演变趋势进行深入研究,以便全面了解水库内是否存在富营养化问题。如果已经存在,那么将就富营养化问题对水库水质在时间和空间上产生的影响深度及广度进行研究分析,揭示各要素的对水质状况的影响机制,为管理方案的制定提供科学依据。本文以水库及其周边地区的水文、水质及气象观测资料为基础,对历史数据进行了综合分析,并利用一个三维富营养化-水动力数值模型HEM-3D,对2005、2006、2007年水库内的水质状况进行模拟研究。力求从生态动力学角度揭示水库内能流、物流的循环特点。本文研究着重从以下几方面进行分析：1)水库水质在干、湿年份表现出来的特点和差异,以及形成这些特点和差异的根本原因；2)存在于下游深水区的季节性温跃层对水质状况... 

【文章来源】：中国海洋大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：180 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
0 前言
1 研究背景
    1.1 研究区域地理状况
    1.2 以前的研究
    1.3 本文的研究
        1.3.1 拟解决的问题
        1.3.2 研究的主要内容
2 观测资料分析
    2.1 资料来源
    2.2 本文研究所用资料
    2.3 实测截而分析
    2.4 气象、水文资料分析
        2.4.1 气象资料
        2.4.2 水位、水体交换量和降水关系
        2.4.3 水库上、下游水温特点
        2.4.4 大气干、湿沉降
    2.5 水质评估与分析
        2.5.1 上、下游水质状况的评估
        2.5.2 营养盐来源及对水质的影响
        2.5.3 限制元素
    2.6 小结
3 模型介绍
    3.1 模型结构
    3.2 水动力模型
        3.2.1 模型特征
        3.2.2 数值方案
        3.2.3 控制方程
    3.3 悬浮颗粒物输运模型
        3.3.1 控制方程
        3.3.2 模型改进
    3.4 富营养化模型
    3.5 小结
4 水动力的模拟研究
    4.1 网格设置
    4.2 气象驱动场的设置
    4.3 径流输入设置
        4.3.1 流量资料的同化使用
        4.3.2 径流水温资料的分析应用
    4.4 模拟结果
        4.4.1 水位
        4.4.2 水温
        4.4.3 季节性温跃层
        4.4.4 流场
    4.5 小结
5 水体中悬浮颗粒物的模拟研究
    5.1 初值及参数设置
    5.2 外源设置
    5.3 模拟结果
    5.4 风对TSS的影响
    5.5 小结
6 水库内物质输运过程的模拟研究
    6.1 几个时间概念的定义
    6.2 研究方法
    6.3 平均年龄的模拟结果
        6.3.1 水坝不同位置出流对平均年龄分布的影响
        6.3.2 平均年龄与流量的关系
        6.3.3 基于实测资料的平均年龄研究
    6.4 滞留时间与周转时间的模拟研究
    6.5 小结
7 水质模拟
    7.1 模拟方案的试验研究
        7.1.1 水质要素设置
        7.1.2 试验设计
        7.1.3 参数设置
        7.1.4 研究对象
        7.1.5 试验结果分析
    7.2 水质变量模拟结果
        7.2.1 Chl a模拟结果
        7.2.2 TOC模拟结果
        7.2.3 N模拟结果
            7.2.3.1 无机N
            7.2.3.2 TKN
        7.2.4 P模拟结果
            7.2.4.1 PO_4~(3-)
            7.2.4.2 TP
        7.2.5 DO模拟结果
    7.3 初级生产限制因素的模拟分析
        7.3.1 计算方法
            7.3.1.1 营养盐的限制作用
            7.3.1.2 光的限制作用
            7.3.1.3 水温的限制作用
        7.3.2 模拟结果分析
    7.4 小结
8 模型预报能力、普适性检验及其在水质评估中的应用
    8.1 观测资料及驱动场设置
        8.1.1 水文、TSS观测资料及模型设置
        8.1.2 水质观测资料及模型设置
    8.2 预报能力、普适性检验
        8.2.1 水位、水温
        8.2.2 TSS
        8.2.3 水质要素
    8.3 模型对水质的评估
    8.4 小结
9 Falls Lake水库水质状况影响因子的综合分析
    9.1 流场的影响
    9.2 悬浮颗粒物的影响
    9.3 径流量的影响
    9.4 径流输入营养盐的影响
        9.4.1 N改变50%
        9.4.2 P改变50%
    9.5 底部溶出营养盐的影响
        9.5.1 N改变50%
        9.5.2 P改变50%
    9.6 小结
10 总结与展望
附录1 部分英文单词缩写
附录2 HEM-3D模型计算公式及数值方法
附表1 HEM-3D模型中水质变量参数
参考文献
作者简介
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]CE-QUAL-W2模型应用探讨[J]. 魏玉珍.  环境科技. 2009(S2)
[2]湖、库富营养化机理研究综述[J]. 胡晓镭.  水资源保护. 2009(04)
[3]基于一个年龄概念的河口污染物输运数值模拟[J]. 徐洪周,林晶,王东晓.  水科学进展. 2009(01)
[4]湖泊富营养化及控制对策研究[J]. 张莉.  环境与可持续发展. 2008(06)
[5]CE-QUAL-W2模型在福建山仔水库的应用[J]. 庄丽榕,潘文斌,魏玉珍.  湖泊科学. 2008(05)
[6]花凉亭水库水质数学分析方法的选择[J]. 余金生,周美正.  江淮水利科技. 2008(01)
[7]过水性湖泊自净能力的动态变化[J]. 任瑞丽,刘茂松,章杰明,张明,许梅.  生态学杂志. 2007(08)
[8]浅水流动与污染物输运的高分辨率计算模型[J]. 刘玉玲.  水动力学研究与进展A辑. 2007(02)
[9]北大港水库水质模拟及分析[J]. 郭磊,高学平,张晨,赵玉明.  长江流域资源与环境. 2007(01)
[10]密云水库及其流域营养物集成模拟的情景分析研究[J]. 王建平,苏保林,贾海峰,程声通,杨忠山,武佃卫,孙峰.  环境科学. 2006(08)

博士论文
[1]三峡水库香溪河库湾富营养化及春季水华研究[D]. 叶麟.中国科学院研究生院（水生生物研究所） 2006



本文编号：3616760