基于EFDC模型的山地河流水動力水質(zhì)模擬——以重慶市趙家溪為例.pdf

1、城市化進(jìn)程給水環(huán)境造成了極大的威脅。城市擴(kuò)張在很大程度上改變了地表原有的用地類型從而增加了面源污染負(fù)荷,使得大量河流、湖庫遭到了嚴(yán)重污染,甚至功能消失。如何有效的對城市河流的水質(zhì)進(jìn)行保護(hù)和管理已成為水環(huán)境研究的重點(diǎn)。水環(huán)境研究所涉及的空間尺度大、污染物成分眾多及環(huán)境過程錯綜復(fù)雜,僅憑借實驗分析或現(xiàn)場監(jiān)測具有較大的難度,通過建立數(shù)學(xué)模型實現(xiàn)水環(huán)境的數(shù)值模擬,研究河流演變規(guī)律以指導(dǎo)河流水環(huán)境保護(hù)成為了該領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文以重慶兩江新區(qū)的趙家溪

2、為研究對象,基于環(huán)境流體力學(xué)代碼(Environmental Fluid Dynamics Code,即EFDC)模型建立了趙家溪水動力水質(zhì)模型,并以實測水文、水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了模型的參數(shù)率定和驗證。主要研究結(jié)論包括:
　　①采用Delft3D軟件基于趙家溪水岸線繪制了趙家溪水動力水質(zhì)模型的曲線正交網(wǎng)格,設(shè)定水平網(wǎng)格共1872個,垂向分層4層?；谮w家溪13個斷面的ADCP斷面數(shù)據(jù)構(gòu)建了模型的三維水下地形圖。
　　②基于EF

3、DC模型構(gòu)建了趙家溪的水動力模型,對趙家溪的水動力場、溫度場進(jìn)行了全年的模擬,通過速度、水位及溫度三個模擬指標(biāo)與實測數(shù)據(jù)的對比,結(jié)果顯示流速、水位、溫度模擬平均相對誤差分別為23.42％、8.8％、6.42％。模型的流場特性分析顯示趙家溪平水期水體運(yùn)動的主要驅(qū)動力為風(fēng)生流,染色劑示蹤顯示下游達(dá)到穩(wěn)定濃度需要50天。水齡分析顯示從上游到下游水齡逐漸增大,下游水齡超過了180天。
　?、墼谒畡恿δＰ偷幕A(chǔ)上構(gòu)建了水質(zhì)模型,主要模擬指標(biāo)

4、為NH3-N、COD、TP、葉綠素a,采用6次水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了參數(shù)率定,7次監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行模型驗證。率定結(jié)果顯示四個指標(biāo)的平均相對誤差分別為20.54％、23.70％、27.1％、21.94％,驗證結(jié)果顯示平均相對誤差分別為20.47％、27.84％、31.3％、28.46％。
　?、苴w家溪的TSS、NH3-N、COD、TP、TN總負(fù)荷分別為45.76t/a、1.03t/a、15.12t/a、0.533t/a、4.679t/

5、a。趙家溪水質(zhì)目標(biāo)設(shè)定為地表水Ⅳ類水質(zhì)時,限制性指標(biāo)TP、TN的水環(huán)境容量為3.91t/a、0.26t/a,其削減量負(fù)荷分別為0.27t/a、負(fù)荷0.77t/a。
　?、莼谮w家溪水動力水質(zhì)模型進(jìn)行了以下情形模擬:1)定風(fēng)向3m/s、5m/s、10m/s風(fēng)速下的表面流場,發(fā)現(xiàn)風(fēng)生流對河道表面流場影響顯著,表面流速分別在0.01m/s、0.02m/s、0.05m/s;2)在引入1m3/s嘉陵江江水時上游和下游的水齡分別為5天和22天