近几十年来,水环境污染问题日益突出。随着人们环保意识的逐渐提高,认识到绿水青山才是金山银山,各种治理水污染的方法层出不穷。人工湿地作为一种新型去污技术相比于传统污水二级生化处理厂具有基建投资少、运行成本低等明显优势。湿地系统水力学规律对于湿地的高效运行具有深远影响。本研究通过OpenGeoSys软件建立湿地流体力学数值模型,模拟分析垂直潜流人工湿地的水力学特征。主要研究内容和结论如下:(1)利用研究实例8组示踪剂实验与建立的数值模型对复合垂直潜流湿地的水力学特性进行了多参数模拟对比,验证模型的有效性和可信性。对模型中的参数饱和渗透系数K和湿地入流流量Q分别设置多个量级进行模拟分析,研究了这2个参数对模拟曲线的影响程度:通过对基质渗透系数K,入流流量Q分别设置多个量级进行模型参数影响预测:随着基质粒径的增大,渗透系数K随之增大,湿地的水力效率呈现减小趋势,可以说饱和渗透系数可以间接反映基质的粒径湿地水力运行效率的影响,随着基质粒径的减小可降低湿地系统内部水力扩散而使其水力效率较优。随着入流流量Q的增大,理论水力停留时间随之减小,湿地的水力效率呈现增大趋势。但是并不是在潜流湿地设计运行的过程中,过大的入流流量越大配以过小的湿地基质就会使湿地的净化效率越好,要从多方面合理分析组合搭配,才会使湿地的运行效率达到优效。(2)运用校正过的数值模拟模型预测4种基质铺设方式(横向1,横向2,纵向1,纵向2)的人工湿地的运行效率,不同的基质铺设方式下人工湿地系统水力学特征和处理效果不同,其中:①当复合湿地系统水力停留时间一定,基质铺设方式的变化对湿地的运行效率有一定影响,横向2排布湿地系统水力效率值为0.68,在四种情形中效果较好;②从工程实践的角度考虑,在水力效率相差不大的情况下,竖向分层由于铺设方式复杂,很难使其达到最佳的水力状态,而横向2排布湿地系统短路值为0.64,短流、死区等现象在四种情况下发生的概率最小;③横向2的有效体积比最高为0.87,有效体积比较大的湿地系统存在较小的短流现象,从侧面说明横向2湿地系统内部有效体积大。综上所述横向2的湿地系统运行效率最高。(3)在基质铺设方式达到最优效率的前提下,研究不同出水口位置对相对应的湿地系统模型水力学性能的影响,对水力效率指标进行比较,得到下出水口湿地运行效率最高的结论。