宁夏阅海湿地实测水质分析及二维水动力-水质模拟研究

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宁夏阅海湿地是银川市最大的一块生态湖泊,其生态功能至关重要。随着城市建设、旅游开发、内源污染等因素影响,阅海湿地水质变化复杂且多变。为研究阅海湿地水体污染状况、富营养化程度、水质指标的时空变化特征及主要水质指标的运移规律,于2021年4—10月、12月及2022年1月对阅海湿地进行采样测定。使用单因子评价法及综合污染指数法对阅海湿地水质状况进行综合评价;使用综合营养状态指数法对阅海湿地富营养化进行分析评价;运用ArcGis软件对阅海湿地主要水质指标进行空间插值,分析其主要水质指标的时空分布特征;运用MIKE21 FM模型建立阅海湿地二维水动力—水质模型,模拟2021年4—10月其水动力场和水质场的变化情况。从而为阅海湿地以及干旱半干旱区河湖湿地的污染治理提供理论依据及参考价值。主要成果如下:(1)根据单因子评价法分析,2021年5—9月阅海湿地水质为Ⅳ类水,其余月份水质均为Ⅲ类水;根据综合污染指数法分析,阅海湿地1月水质状况为较清洁级别,其余月份水质状况均为轻度污染级别,7月综合污染指数最高,为0.65;根据综合营养状态指数法分析,阅海湿地富营养化指数在43.788—56.994之间,2021年12月及2022年1月水体处于中营养状态,其余月份均处于轻度富营养状态,季节变化不显著。(2)时间变化特征上:TN、NH3-N、TP、CODMn、Chl.a各指标浓度夏季(6月、7月、8月)明显高于冬季(12月、2022年1月),春季(4月、5月)和秋季(9月、10月)浓度相当;pH值波动不大,水体呈碱性;EC秋季最小,春季最高;SD差异不显著,但空间分布差异较大;DO浓度夏季最低,冬季最高,春季和秋季浓度相当。空间分布特征上:TN、NH3-N、TP、CODMn、Chl.a各指标浓度的空间分布规律基本一致,即入水口和深水区各指标浓度普遍低于浅水区、芦苇区及排水口;DO浓度分布规律则与之相反;浅水区、芦苇区和排水口污染较严重,入水口、深水区污染较轻。(3)收集MIKE21 FM水动力模型所需要的地形高程、风场、降雨、蒸发及实测水位等基本数据建立阅海湿地二维水动力模型,并对模型进行了参数率定与水动力验证,最终得到阅海湿地水动力场的水位及流场变化情况。以水动力模型为基础,选取DO、NH3-N、TP污染因子作为状态变量输入到ECO Lab水质模块中,通过对基础数据及生态补水量数据的输入、水质参数的设定及模型的反复验证,构建了阅海湿地二维水动力—水质模型,模型水质模拟值与实测值吻合程度较好,各污染因子模拟误差范围均在16%以内;建立的二维水动力—水质模型可以较为准确的模拟阅海湿地水质场的变化情况。
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