水质模型的河流水环境调控研究.docx
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1、水质模型的河流水环境调控研究(环境保护科学杂志)2015年第一期1太浦河水质模拟与分析1.1河流概化研究区域如图1所示。WASP模型的计算单元为一个个的单元体Segment,根据支流位置和太浦河河道总体情况将太浦河干流划分成9个单元,标号为S1S9,五条支流概化成五个单元体,分别为吴江七都支流,平望支流,汾湖镇支流,嘉善陶庄支流和丁栅支流,标号为T1T5,如图2所示。1.2模型参数输入1.2.1模型系统信息模型网格概化干流划分为9个单元;使用EUTRO模块进行模拟;根据模拟需要确定模型开场时间和结束时间;所建模型没有输入非点源文件;采用EULER差分;选择一维网格运动波理论进行水动力学模拟;最
2、大、最小时间步长调整系数取用模型默认值。1.2.2单元体数据单元体控制数据含有个选项,Segment选项主要用于输入模型计算初始时刻单元体数据,这些数据大部分来源于网格概化。初始浓度选项主要是各污染物指标的模拟计算初始浓度,在太浦河水质模拟中,根据目前所把握的监测数据系列,论文主要考虑氨氮、总氮、有机氮、总磷、有机磷这几种常规污染物指标。1.2.3流量通过现场调研,确定了太浦河水文水质定期监测点的位置。太浦河共设有5个断面,分别位于230省道,227省道,同黎线和上海青浦区练塘镇的225省道。水文水质监测从2013年1月开场,至2013年12月结束,水文参数在现场使用RiverSurveyor
3、测定,所有水质数据在实验室采用国标方法测定。采用了太浦河2013年1月至12月的监测断面实测流量数据作为模型输入条件。1.2.4边界条件采用太浦河2013年1月至12月的监测断面水质采样分析数据作为模型输入条件。主要分析氨氮、总氮、有机氮、无机氮、硝态氮、总磷、溶解氧、BOD5这几个常规污染物指标。1.3模型参数的率定和验证利用太浦河2013年15月份实测流量、水温及主要水质指标等资料初步建立模型,选取S2、S3、S5、S8的氨氮、BOD5和总磷这三个水质指标进行参数率定。以BOD5的率定为例,如图4所示为S2、S3、S5和S8四个单元体的实测值和模拟值拟合曲线。WASP模型对太浦河水质参数率
4、定的结果表明:模型S2、S3、S5和S8的BOD5相对误差最小值为0.2%,最大值为17.2%。相对误差均值为8.57%,模拟值与实测值的变化规律趋于一致,讲明所选参数合理。以太浦河2013年712月实测水质数据以及边界资料对模型进行验证,各个指标实测值和模拟值的相对误差计算公式与参数率定一样。以BOD5为例,对S2、S3、S5和S8四个单元体的验证结果进行讲明。模型四个单元体的BOD5相对误差最小值为0.06%,最大值为15.7%,相对误差均值为7.79%,模拟值与实测值拟合较好。2太浦河水环境调控方案效果分析2.1太浦河水环境风险通过对太浦河全年水质分析,结果表明,每年的春季末夏季初即46
5、月份为水质最差期,氨氮和BOD5浓度都超过了类水质标准,因而在5月份开展调水改善太浦河及其下游水质具有实际意义。太浦河两岸水系发达,存在诸多支流,通过降雨径流将大量泥沙、营养盐、农药及其他污染物带入太浦河中。一般降雨过后,水体会明显浑浊,同时由于污染物的进入水质指标也会上升。太浦河沿线存在诸多化工企业,沿线分布了大量的排污口,部分直接排入太浦河,部分排到附近支流再排到太浦河。化工企业多为纺织、印染行业,污水中主要含氨氮和COD。一旦发生未经处理的污水泄漏事故,大量的氨氮或COD会排入太浦河,污染饮用水水源地。因而,本文设定了三种情景来描绘太浦河可能存在的引起水质超标的情形,并提出了优化调控方案
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