五大連池的水動力水質數(shù)值模擬和富營養(yǎng)化評價研究

五大連池的水動力水質數(shù)值模擬和富營養(yǎng)化評價研究隨著我國工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展,湖泊水污染問題嚴重,湖泊水庫等水體的富營養(yǎng)化問題更是當今社會的主要關注問題。湖泊具有觀賞性和獨立性,是陸地水生態(tài)系統(tǒng)不可缺少的一部分。多數(shù)湖泊污染由于藻類等浮游生物的過量繁殖,破壞了水體自凈能力,導致水體富營養(yǎng)化的產(chǎn)生,影響水質的透明度,降低水中生物多樣性,破壞水生態(tài)平衡。湖泊水環(huán)境的研究有野外觀測實驗和數(shù)值模型模擬兩部分,在數(shù)值模擬領域大量國內(nèi)外學者進行了理論研究,在已有模型的基礎上不斷的完善邊界條件、輸入模塊和加入新的理論和方法,優(yōu)化水動力水質模型。結合評價體系能夠為管理和保障湖泊等水體的生態(tài)健康提供有效、便捷的科學依據(jù)。五大連池湖泊位于黑龍江省五大連池市西部,是國家級自然保護區(qū)。五大連池市全面推動綠色發(fā)展。堅持“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念,嚴格實行環(huán)境保護制度,為了維護河流湖泊的生態(tài)安全,完善山口、湖口、河口的水質,研發(fā)自動監(jiān)測系統(tǒng)和生活區(qū)污水管網(wǎng)工程,建設良好的湖泊生態(tài)環(huán)境保護項目和建設訥謨爾河流域水污染防治等項目。圍繞國家重點生態(tài)功能區(qū),深入開展水污染專項治理建設。近年來,五大連池周邊城鎮(zhèn)經(jīng)濟的快速發(fā)展與長期農(nóng)田耕作產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)污染,使得五大連池湖泊污染物日益增加,湖泊的水質有明顯的惡化趨勢,產(chǎn)生了中度富營養(yǎng)化的狀態(tài)。為了預防五大連池富營養(yǎng)化程度的加深,有效的保護和凈化湖泊水質,保護下游城鎮(zhèn)飲用水的安全;為了有效的管理和監(jiān)測湖泊,全面了解湖泊水質的時空關系,以城市景觀湖泊——黑龍江省五大連池湖泊作為研究對象,利用EFDC建立模型并且結合層次分析評價法和多種湖泊富營養(yǎng)化評價方法對五大連池水體進行評價,并將五大連池水質富營養(yǎng)化程度進行分級。本文主要研究成果如下:1、基于σ坐標系采用EFDC模型建立了五大連池的三維水動力和水質模型,根據(jù)2015-2016年各月所采集的水文與水質監(jiān)測數(shù)據(jù)對模型的參數(shù)進行了校正和驗證,揭示五大連池水質在時間和空間上變化特征。2、所構建的EFDC模型模擬的水溫、溶解氧、總氮、總磷、葉綠素a、氨氮在時空關系上符合其現(xiàn)實的年變化規(guī)律,模擬值與檢測值總體誤差不超過30%,證明EFDC模型在五大連池水質水動力模擬中可行性和有效性。并分析了五大連池水質變化特征,獲取了水質變化與地理結構、水文特征和營養(yǎng)鹽輸入的高度相關關系。3、從湖區(qū)入流的污染物濃度出發(fā),設置了3種極端負荷的情景,并利用構建的EFDC模型對設定的3種不同負荷情況下的水質富營養(yǎng)化狀況進行模擬研究。研究結果發(fā)現(xiàn):與正常情況相比,在控制污染源污染濃度降低20%的情況下,藻類爆發(fā)的抑制效果最為顯著,使葉綠素a峰值降低33%;在農(nóng)耕期突發(fā)暴雨增加50%污染物入流的情況下,藻類爆發(fā)明顯,使葉綠素a峰值增加94.4%。因此,控制入流污染源濃度是抑制藻類爆發(fā)、降低水體富營養(yǎng)化程度的主要措施。4、對7個采樣點的水環(huán)境指標進行評價,總氮、總磷、高錳酸鹽等評價結果都超出環(huán)境水質指標標準。五個相互關聯(lián)的池子在不同程