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人类活动对生态环境造成了一定影响，河流、湖泊、海洋的水质恶化已经成为中国一个突出的环境问题。在预测和治理水体污染时，需要掌握污染物质随水流的变化规律。汾河是山西第一大河，沿河分布着许多的城市、工厂、灌区，对于山西社会经济发展有重要意义，同时城区河段内建设有橡胶坝、水闸等众多挡水建筑物，形成自然景观。为了应对水污染事件造成的不利影响，有必要对汾河闸控河段的水动力特性及污染物迁移扩散规律进行深入研究。
本文采用MIKE软件，以汾河二坝蓄水位维持正常蓄水位的控制为前提，针对汾河二坝上游分布的两个污水厂非正常排污情况，考虑河道来流量、排污入口位置和排污浓度三种影响因素，设置六种计算情景，模拟了闸控河段的水动力特性和化学需氧量（COD）浓度的迁移变化规律，论文的研究成果主要有：
1.建立了研究区域的一二维耦合水动力水质数学模型，并分别利用实测水文资料和理论分析方法对模型模拟洪水演进过程和恒定流动计算效果进行验证分析，其相对偏差在合理范围之内，认为耦合模型模拟结果是可信的。
2.收集整理研究域水文及A、B污水厂排污资料，生态基流下，汾河与潇河来流量分别为3.75m3/s和0.22m3/s；典型洪水下，汾河与潇河的洪峰来流量分别为97m3/s和10m3/s；A、B污水厂的排水流量分别为5.56m3/s和6.62m3/s，正常排污浓度为30mg/L，非正常排污浓度为100mg/L和200mg/L，非排污时间均设为3h；情景一、二对应于生态基流下，A、B厂排污浓度为200mg/L，情景三、四对应于典型洪水下，A、B厂排污浓度为200mg/L，情景五、六对应于生态基流下，A、B厂排污浓度为100mg/L。
3.分析研究域河段的流动特性有以下结论：
（1）生态基流，闸门开两孔条件下，二坝水闸的平均出闸流量和闸门开度分别为16.05m3/s和0.15m；二坝水闸回水区整体流速偏小，主流区流速为0.019m/s，出闸位置流速最大，为0.21m/s；A厂排水对河道流场影响较大，形成一个影响范围在270-300m的顺时针环流。
（2）典型洪水，闸门开六孔条件下，二坝水闸的出闸流量和闸门调节过程基本匹配，最大出闸流量和闸门开度分别为139.89m3/s和0.4m；二坝水闸回水区上游流速较大，中部流速较小，出闸位置流速最大，最大流速为0.59m/s；A厂排水对河道流场影响较小，仅对排污口附近约40m范围内流场产生了一定影响。
4.分析研究域河段的污染物运移规律有以下结论：
（1）情景一、二、五、六生态基流情况下，污染物以高浓度污染点为中心呈辐射状扩散，主要以团状缓慢下移，扩散起了主导作用；情景三、四典型洪水情况下，高浓度污染物主要贴近河岸分布，浓度向河道中部方向逐步递减，污染物以带状快速下移，这是由于对流起了主导作用。
（2）河道来流量大有利于污染物快速排出二坝回水区域，消减污染物浓度。与情景一、二生态基流来流情况相比，情景三、四典型洪水情况下，A、B厂污染物开始排出闸孔时间分别提前了19.83h和35.16h，其峰值浓度分别下降了14.19mg/L和3.32mg/L。
（3）当水流条件和非正常排污浓度均相同时，距二坝较远的B厂污染物在二坝回水区的滞留时间较长，其排污造成的二坝回水区受污染水域面积和劣五类水质水域面积均比A厂相应面积有所增加。
（4）在生态基流来流条件下，降低非正常排污浓度对污染物排出水闸时间影响较小，但使得污染物出闸浓度和二坝回水区高浓度污染区域面积减少明显，与情景一、二相比，情景五、六COD出闸峰值浓度分别下降了15.57mg/L和9.53mg/L，二坝回水区劣五类水质水域面积下降了57.48%和61.69%。
（5）各计算情景二坝水闸下游典型断面的非正常排污引起的浓度波峰逐渐坦化，从污染物浓度大小和高浓度污染物影响时间等角度考虑，情景一对二坝下游河段水环境造成的恶劣影响最大，二坝至义棠整个河段均有超过五类水质的时间段，清徐断面和祁县断面有超过劣五类水质的时间段，分别为5.50h和4.50h，A厂污染物运移至义棠断面所需时间为116.00h。
本文采用MIKE软件，以汾河二坝蓄水位维持正常蓄水位的控制为前提，针对汾河二坝上游分布的两个污水厂非正常排污情况，考虑河道来流量、排污入口位置和排污浓度三种影响因素，设置六种计算情景，模拟了闸控河段的水动力特性和化学需氧量（COD）浓度的迁移变化规律，论文的研究成果主要有：
1.建立了研究区域的一二维耦合水动力水质数学模型，并分别利用实测水文资料和理论分析方法对模型模拟洪水演进过程和恒定流动计算效果进行验证分析，其相对偏差在合理范围之内，认为耦合模型模拟结果是可信的。
2.收集整理研究域水文及A、B污水厂排污资料，生态基流下，汾河与潇河来流量分别为3.75m3/s和0.22m3/s；典型洪水下，汾河与潇河的洪峰来流量分别为97m3/s和10m3/s；A、B污水厂的排水流量分别为5.56m3/s和6.62m3/s，正常排污浓度为30mg/L，非正常排污浓度为100mg/L和200mg/L，非排污时间均设为3h；情景一、二对应于生态基流下，A、B厂排污浓度为200mg/L，情景三、四对应于典型洪水下，A、B厂排污浓度为200mg/L，情景五、六对应于生态基流下，A、B厂排污浓度为100mg/L。
3.分析研究域河段的流动特性有以下结论：
（1）生态基流，闸门开两孔条件下，二坝水闸的平均出闸流量和闸门开度分别为16.05m3/s和0.15m；二坝水闸回水区整体流速偏小，主流区流速为0.019m/s，出闸位置流速最大，为0.21m/s；A厂排水对河道流场影响较大，形成一个影响范围在270-300m的顺时针环流。
（2）典型洪水，闸门开六孔条件下，二坝水闸的出闸流量和闸门调节过程基本匹配，最大出闸流量和闸门开度分别为139.89m3/s和0.4m；二坝水闸回水区上游流速较大，中部流速较小，出闸位置流速最大，最大流速为0.59m/s；A厂排水对河道流场影响较小，仅对排污口附近约40m范围内流场产生了一定影响。
4.分析研究域河段的污染物运移规律有以下结论：
（1）情景一、二、五、六生态基流情况下，污染物以高浓度污染点为中心呈辐射状扩散，主要以团状缓慢下移，扩散起了主导作用；情景三、四典型洪水情况下，高浓度污染物主要贴近河岸分布，浓度向河道中部方向逐步递减，污染物以带状快速下移，这是由于对流起了主导作用。
（2）河道来流量大有利于污染物快速排出二坝回水区域，消减污染物浓度。与情景一、二生态基流来流情况相比，情景三、四典型洪水情况下，A、B厂污染物开始排出闸孔时间分别提前了19.83h和35.16h，其峰值浓度分别下降了14.19mg/L和3.32mg/L。
（3）当水流条件和非正常排污浓度均相同时，距二坝较远的B厂污染物在二坝回水区的滞留时间较长，其排污造成的二坝回水区受污染水域面积和劣五类水质水域面积均比A厂相应面积有所增加。
（4）在生态基流来流条件下，降低非正常排污浓度对污染物排出水闸时间影响较小，但使得污染物出闸浓度和二坝回水区高浓度污染区域面积减少明显，与情景一、二相比，情景五、六COD出闸峰值浓度分别下降了15.57mg/L和9.53mg/L，二坝回水区劣五类水质水域面积下降了57.48%和61.69%。
（5）各计算情景二坝水闸下游典型断面的非正常排污引起的浓度波峰逐渐坦化，从污染物浓度大小和高浓度污染物影响时间等角度考虑，情景一对二坝下游河段水环境造成的恶劣影响最大，二坝至义棠整个河段均有超过五类水质的时间段，清徐断面和祁县断面有超过劣五类水质的时间段，分别为5.50h和4.50h，A厂污染物运移至义棠断面所需时间为116.00h。