青草沙水库位于长江下游的入海口,是中国最大的河口江心水库,是上海市重要的水源地。青草沙水库水质的好坏直接关系到上海市供水的安全。由于特殊的地理位置,青草沙水库在枯水期曾面临咸潮入侵的风险。针对这一问题,对青草沙水库采用特殊的工况进行管理,使其具有蓄水避咸的特殊性。同时青草沙水库面临着另一水质问题,近年来长江水体中不断增加的氮磷营养盐,随水流进入水库后,在水流变缓、浊度变低以及温度升高的情况下,使水库具有发生蓝藻水华的风险。通过对青草沙水库的水动力条件及其变化规律的研究,来探究水库管理措施对水库水质的影响。本研究应用Delft3D软件建立青草沙水库三维水动力模型,对水库的盐度和温度的变化进行模拟和预测,以此来探究水库水质的潜在问题,为青草沙水库的管理和运行提供科学依据。本文取得的主要成果如下:1.基于收集的水文调查资料和相关气象资料,使用Delft3D-FLOW模块,建立青草沙水库三维流场模型。通过与实测数据的比较,对青草沙流场模型进行率定和验证。拟合效果合理,说明该模型可以作为长期水动力的模型基础。模拟结果发现:上游模拟点流速受到引水的影响较为显著;垦区南侧的流速要稍大于北侧;各点底层和表层的流速分层现象并不明显;青草沙闭库之后流场主要受到风速的影响。2.基于验证后的流场模型,以近一年的实测温度和盐度为边界条件,建立长期水动力模型。根据库内实测的温度和盐度进行验证,并对水库温度和盐度的时空变化进行分析。研究结果表明,水库上游盐度和温度的变化受到水库引水的影响较为显著,其风速在水库引水的过程中的影响也十分重要。水库长期运行期间,随着上游水质变化,水库垦区南侧的盐度和温度先开始改变,垦区北侧发生相应变化的时间相比较晚,下游盐度和温度的变化趋势表现相对缓慢。水库盐度无明显分层现象,下游表层和底层的温度在夏季的白天有明显差别。3.基于权威研究报道的未来气温升高和海平面上升的假定条件,分析未来青草沙水库可能面临的水质变化问题。根据这些问题,针对性地设定模型工况,进行相应的模拟分析,为未来水库运行管理提供科学依据。具体模拟主要体现在两个方面:(a)在咸潮期进行引水假定,通过引水天数和引入盐度值的变化,探究青草沙水库在咸潮期不同盐度值下引水天数所对应的引水限值;(b)通过未来不同气温设定,探究气温变化对水库水温的影响,并分析了水库水温的变化对藻类可能的影响,为水库提供相应的运行管理建议。