东武仕水库水动力水质模拟研究

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东武仕水库作为邯郸市仅有的两个大型水库之一,担负着邯郸市工业供水、农业供水的重要作用。随着邯郸市近年来工业水平的快速发展,水库水质受到工业废水、农业与生活污水的污染,导致东武仕水库水环境水生态受到了影响。所以针对东武仕水库水动力水质状况进行模拟研究,总结水库水体流场污染因子扩散变化规律,提出东武仕水库水污染问题的修复治理措施,满足邯郸市供水需求,具有一定的工程价值和实际意义。本次研究以MIKE21软件中水动力模块为基础,以水质模块为核心,选择东武仕水库为模拟对象,基于水库地形高程数据、气象数据、水文数据等,构建了东武仕水库水动力模型。模型选择2017年1月1日至12月31日为参数率定期,2018年1月1日至12月1日为验证期。为了符合水库流场实际状况,在模拟过程中对相关参数进行率定,并对模拟结果展开相关性分析。模拟结果表明,水库坝上断面实测数据与模拟结果的平均水位误差不超过0.20m,NES-纳什效率系数与R~2-判定系数(平方根)接近于1,RMSE-均方根误差较小,水库坝上实测水位与模拟水位吻合较好,因此2017年东武仕水库水动力模拟结果符合实际情况。以水动力模型模拟结果为基础,构建水库水质模型,选择生化需氧量(BOD)、溶解氧(DO)、叶绿素(CHL)、氨(NH4)、亚硝酸盐(NO2)、硝酸盐(NO3)、磷酸盐(PO4)作为状态变量,总氮(TN),总磷(TP)作为衍生结果进行模拟。模拟结果表明以氮为主的污染物质随入库水量在水库内进行扩散,形成水库内西北部污染较为严重,水库内部及东南部污染较轻的现状。对水库坝上断面各污染指标实测值与模拟值进行相关性分析,各污染指标误差符合模拟要求,模拟结果符合水库实际情况。在相关性分析的基础上,对污染物的年内变化规律进行分析,结果表明以氮为主的污染物高峰往往出现在夏季,冬季水库污染水平往往较低。通过对水库水动力场与水质场进行模拟计算和率定分析,本次研究中东武仕水库水动力水质耦合模型模拟结果可靠,符合水库真实情况。
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