五大連池的水動力水質(zhì)數(shù)值模擬和富營養(yǎng)化評價研究

五大連池的水動力水質(zhì)數(shù)值模擬和富營養(yǎng)化評價研究隨著我國工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展,湖泊水污染問題嚴(yán)重,湖泊水庫等水體的富營養(yǎng)化問題更是當(dāng)今社會的主要關(guān)注問題。湖泊具有觀賞性和獨(dú)立性,是陸地水生態(tài)系統(tǒng)不可缺少的一部分。多數(shù)湖泊污染由于藻類等浮游生物的過量繁殖,破壞了水體自凈能力,導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的產(chǎn)生,影響水質(zhì)的透明度,降低水中生物多樣性,破壞水生態(tài)平衡。湖泊水環(huán)境的研究有野外觀測實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模型模擬兩部分,在數(shù)值模擬領(lǐng)域大量國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了理論研究,在已有模型的基礎(chǔ)上不斷的完善邊界條件、輸入模塊和加入新的理論和方法,優(yōu)化水動力水質(zhì)模型。結(jié)合評價體系能夠?yàn)楣芾砗捅Ｕ虾吹人w的生態(tài)健康提供有效、便捷的科學(xué)依據(jù)。五大連池湖泊位于黑龍江省五大連池市西部,是國家級自然保護(hù)區(qū)。五大連池市全面推動綠色發(fā)展。堅(jiān)持“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念,嚴(yán)格實(shí)行環(huán)境保護(hù)制度,為了維護(hù)河流湖泊的生態(tài)安全,完善山口、湖口、河口的水質(zhì),研發(fā)自動監(jiān)測系統(tǒng)和生活區(qū)污水管網(wǎng)工程,建設(shè)良好的湖泊生態(tài)環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目和建設(shè)訥謨爾河流域水污染防治等項(xiàng)目。圍繞國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),深入開展水污染專項(xiàng)治理建設(shè)。近年來,五大連池周邊城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與長期農(nóng)田耕作產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)污染,使得五大連池湖泊污染物日益增加,湖泊的水質(zhì)有明顯的惡化趨勢,產(chǎn)生了中度富營養(yǎng)化的狀態(tài)。為了預(yù)防五大連池富營養(yǎng)化程度的加深,有效的保護(hù)和凈化湖泊水質(zhì),保護(hù)下游城鎮(zhèn)飲用水的安全;為了有效的管理和監(jiān)測湖泊,全面了解湖泊水質(zhì)的時空關(guān)系,以城市景觀湖泊——黑龍江省五大連池湖泊作為研究對象,利用EFDC建立模型并且結(jié)合層次分析評價法和多種湖泊富營養(yǎng)化評價方法對五大連池水體進(jìn)行評價,并將五大連池水質(zhì)富營養(yǎng)化程度進(jìn)行分級。本文主要研究成果如下:1、基于σ坐標(biāo)系采用EFDC模型建立了五大連池的三維水動力和水質(zhì)模型,根據(jù)2015-2016年各月所采集的水文與水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)對模型的參數(shù)進(jìn)行了校正和驗(yàn)證,揭示五大連池水質(zhì)在時間和空間上變化特征。2、所構(gòu)建的EFDC模型模擬的水溫、溶解氧、總氮、總磷、葉綠素a、氨氮在時空關(guān)系上符合其現(xiàn)實(shí)的年變化規(guī)律,模擬值與檢測值總體誤差不超過30%,證明EFDC模型在五大連池水質(zhì)水動力模擬中可行性和有效性。并分析了五大連池水質(zhì)變化特征,獲取了水質(zhì)變化與地理結(jié)構(gòu)、水文特征和營養(yǎng)鹽輸入的高度相關(guān)關(guān)系。3、從湖區(qū)入流的污染物濃度出發(fā),設(shè)置了3種極端負(fù)荷的情景,并利用構(gòu)建的EFDC模型對設(shè)定的3種不同負(fù)荷情況下的水質(zhì)富營養(yǎng)化狀況進(jìn)行模擬研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):與正常情況相比,在控制污染源污染濃度降低20%的情況下,藻類爆發(fā)的抑制效果最為顯著,使葉綠素a峰值降低33%;在農(nóng)耕期突發(fā)暴雨增加50%污染物入流的情況下,藻類爆發(fā)明顯,使葉綠素a峰值增加94.4%。因此,控制入流污染源濃度是抑制藻類爆發(fā)、降低水體富營養(yǎng)化程度的主要措施。4、對7個采樣點(diǎn)的水環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行評價,總氮、總磷、高錳酸鹽等評價結(jié)果都超出環(huán)境水質(zhì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。五個相互關(guān)聯(lián)的池子在不同程