水资源是人类文明进步和社会发展中必不可少的自然资源,而人类可以直接利用的淡水只占全球水资源的2.5%,随着世界各地用水量的不断增加,供需矛盾日渐突出,如何合理开发存量有限的水资源,成为亟待解决的现实问题。水库的出现正是为了满足人类对科学高效的调配和利用水资源的需求。在我国北方缺水省份,多数水库不但具有调洪错峰、灌溉农田的功能,更是成为重要的饮用水水源地,担负着为居民提供日常用水的重任,其水体水质的好坏直接影响到居民们的饮用水安全。目前针对水库水质的研究热点大多集中在氮、磷等营养物质上,较少考虑悬浮泥沙的影响。而悬浮泥沙作为水中污染物的温床和载体,在一定程度上加剧了污染物的输移扩散,已经成为研究水质问题不可忽略的因素。因此,有必要深入分析探讨悬浮泥沙对水库水质的影响规律。本研究以山西省自然科学基金项目为依托,在构建水动力学模型的基础上,根据汾河水库的真实水环境状况,选取合适的影响因子,建立符合水库实际的泥沙输移和富营养化(水质)模型,并将三者进行关联耦合,最终建立水库水动力—泥沙输移—富营养化(水质)耦合模型,以北方干旱地区典型水库——汾河水库为研究载体,设置不同方案进行水动力和水质模拟,定量研究分析进入汾河水库的高含量悬浮泥沙对库区水质变化产生的作用,通过对比分析含沙水与非含沙水对各水质指标的不同影响,揭示悬浮泥沙对汾河水库水质的影响规律。计算污染物释放量及贡献率,为科学利用汾河水库的水资源、控制汾河水库的库区污染提供技术支撑。研究成果具有理论意义,同时也具有使用价值,主要体现在如下几个方面:(1)针对汾河水库的地形特点,结合研究区的水环境特征和泥沙性质,在水动力模型构建的基础上,充分考虑泥沙对水质的影响规律,探索出一种研究北方干旱区域库区泥沙对污染物影响作用的新型技术方法体系。(2)统筹兼顾各种影响水库富营养化过程的因素,将浮游动植物的复杂生长繁殖行为、污染物的输移扩散过程以及悬浮泥沙的运移过程综合在一起,以水库水动力学模型为计算基础,建立起与汾河水库吻合性较好的水库水动力—泥沙输移—富营养化(水质)关联耦合模型。(3)采用了数字高程模型、卫星遥感及全球定位系统等方法对汾河水库所处的地理位置和库区沿线边界范围进行分析,并结合汾河水库的地形地貌进行了全方位的确定,在生成模拟范围后进行网格化处理,完成模型构建前的数据预处理过程。选取tn、tp、叶绿素a、溶解氧四项指标进行模拟分析,并结合悬浮泥沙分布规律,对比分析了含沙水与非含沙水对库区水质的影响。(4)水动力的模拟研究结果表明:进出口流量的变化对汾河水库流场形态的影响不大,风是推动汾河水库水体流动的主要推动力,风生流是汾河水库水流的主要形式,其中风速决定水流流速大小,风向决定水体环流形式。(5)富营养化(水质)的模拟研究结果表明:悬浮泥沙对库区水质的影响弊大于利。一方面随着悬浮泥沙的大量进入,会造成库区水体浊度增加,导致水体光照辐射的衰减,使水体的透光性降低,进而阻碍植物光合作用;另一方面通过吸附降解作用去除污染物,净化了库区水质,减少水体污染。悬浮泥沙对叶绿素a、溶解氧浓度的分布影响较小,但对于氮、磷等营养物质去除作用明显。底泥释放量计算结果表明,磷的贡献率较大,仍需积极开展污染控制措施减少入库泥沙含量。