MIKE11水动力水质耦合模型在北方某水源地治理工程的应用

？２６？水利水电工程设计ＤＷＲＨＥ？２０１６年第３５卷第３期ＭＩＫＥ１１水动力水质耦合模型在北方某水源地治理工程的应用俞云飞赵文婧李云霞张扬摘要针对近年来水源地周边污染源威胁到供水安全的问题，采用ＭＩＫＥ１１模型软件建立水动力水质耦合模型，以我国北方某水源地为例进行了水质趋势变化模拟，并对治理方案实施后的效果进行了预测，为论证实施的水源地综合整治措施有效可行提供技术支撐。关键词水源地水动力水质模型应用中图分类号ＴＶ２１３文献标识码Ｂ文章编号１００７－６９８０（２０１６）０３－００２６－０３近年来，随着经济社会的快速发展、国家城汀大坝之间下池库区，通过对库区区间进行分析镇化进程的进一步加快，城市水源地周边的环境和对潘、大水源地的水流特性分析的基础上，采问题日益严重，给供水水质安全带来较大的潜在用一维非恒定流水流模型（Ｓａｉｎｔ－Ｖｅｎａｎｔ方程组），威胁，水源地综合治理已经迫在眉睫。治理方案首先对河段水流进行模拟。描述河流一维非恒定的规模及效果论证是工程论证的必要条件，目前，流的基本控制方程如下：运用成熟的ＭＩＫＥ、ＱＵＡＬ和ＷＡＳＰ综合水质数学ｇ模型软件已成为研究该类问题的主要手段。本文ｄｘｄｔ￣采用ＭＩＫＥ１１模型建立水动力水质耦合模型并对水Ｍ＋９（ｇｇ２）＋ｇＡ＾－＋Ｓ１＆Ｑ＝０质污染问题进行预测，为论证实施的水源地综合＆ｄｘＡｄｘｃ２ＡＲ整治措施撤可擁供技术支撑。１研究区職况举＝｜［ＡＤＷ］＿”警＿揚Ｃ＋Ｃ２９本次重点研究我国北方重要水源地潘家口、式中，ｉ为时间；＊为距离；０为流量；／ｉ为水位；大黑汀水库水源地（以下简称“潘、大水源地”），Ｃ为谢才系数；４为过流断面面积；及为水力半它是引滦工程的主体水源工程，担负着天津、唐径；？为旁侧单位长度人流流量；ａ为断面不均勻山两市的城市生活及工农业生产用水，因此，保系数；ｃ为物质组份的浓度；Ｚ）为弥散（扩散）系护好水库的水质，做好水污染防治工作，对津、数；”为水流速度；尺为物质组份的线性衰减系数；唐两地人民的生产和生活具有深远的影响。水库位？为侧向流量；。为源汇项浓度。于河北省迁西县的溁河干流上，水源地地跨河北省２．２河道概化兴隆、宽城、承德、迁西４县，控制流域面积依据本次治理工程范围，按照相关河道概化３３７００ｋｍ２，占滦河流域总面积的７５％，总库容基本原则，并根据河道所处位置及地形、地势、为２９１３亿ｍ３，多年平均库容为２４．５亿ｍ３’为河势等具体情况对计算河道进行概化，确定本次多年调节水库。水库以供水为主，兼顾防洪、发模型计算起始点为乌龙矶断面，终点为大黑汀大电、灌溉及养殖。汛期主要集中在６￣９月，汛期坝。考虑到各支流的位置因素，本模型计算主要水量占全年总水量的７０％￣８０％。考虑支流为柳河、瀑河、洒河，作为旁侧入流参＾与河道的水力、水质计算，武烈河等支流已在乌２水动力及水型构建龙矶以上河段汇人，不在计算区域麵内。２．１模型原理２．３模型边界条件的确定本次治理范围涉及自乌龙矶至潘家口大坝之本次模拟时段选取全年时段，模型计算起点间河道和库区、下池调蓄库区、下池坝下至大黑为乌龙矶断面，该断面的水文测量的流量数据作俞云飞等？ＭＩＫＥ１１水动力水质耦合模型在北方某水源地治理工程的应用？２７？为模型上边界，其输人逐日流量边界条件，其余验证特征点坝前断面实测值。模型率定资料采用支流作为点源人流考虑，即柳河、瀑河、洒河均２０１２年全年逐日数据。由于实测的水质序列数据作为点源汇人，监测代表断面分别为柳河石佛站、较少，很难做到精确率定参数，通过率定结果分瀑河宽城站、洒河汉儿庄站。水质边界分别考虑析看，ＴＰ、ＮＨ３－Ｎ模拟值与实测值总体上趋势基点源分布、面源污染以及各支流的污染物贡献。本一致，库区水位率定和验证结果见图１。２．４模型参数的选取—．ｏｆ水质模型的起止边界与水动力学模型的起止边界２２２＋°＼相同，本次计算预测水质指标为总磷、氨氮。本次计２２００／／２１８．０；／算河段剖分单元为５００ｍ，计算时间步长为３０ｓ。水１２１６＿。ｆ动力的主要参数选取如下，曼宁系数取值为０．０３３。＇１４．。．／考虑到ＴＰ、ＮＨ３－Ｎ的降解系数与水流的速２＇２．°Ｊ度、温度、水深有密切关系，本次建模过程根据２１°°水深分别设置降解系数ｄｅｃａｙ值，ｄｅｃａｙ值设置情１十２０１２２〇－ｈ２０１２１０４－２０１２３（ｈ５－２０１２１９－７－２０１２７十２０１２２７－１０－２０１２１６－１２－２０１２日期况详见表１。模拟水位实测水位表１降解系数ｄｅｃａｙ值设置表图１库区模拟水位与实测水位对比图降解系数ｄｅｃａｙ／ｄ．１＾０００６？００１２３治理工程实施效果预测——Ｍ—￣－０１２治理的工程措施主要包括人库水质净化处理、河２．５模型率定及验证口环境综合整治、库区废弃物处置工程、生态修复及河道植被、坡降、河床地质、河道断面形式小岛生态重建工程等部分，非工程措施主要包括水质及河道上的建筑物等都会对河道流态产生影响，监测及应急安全保障能力建设、水源地管理等。因而河道的概化以及参数的选定会影响到计算成对本次治理工程情景方案进行模拟预测，并果。在本次水动力计算模型率定计算过程中，根对重点断面大黑汀库区治理前后水质数据进行对据河道河床情况，河道的糙率取值范围在０．０３３，照分析，对照结果见图２。０．１４？０．１４（＼０１３ｊ＼＼０１３＇八＼０１２＼０１２／＼ｏ．ｉｉ／＼＼＾ｏ．ｉｉ／＼＼｜０－＇０■／＼＼＾０１０／＼＼？。．〇８／？〇．〇８＼＼００７／Ｘ．＾０．０７＼＼０．０６Ｊ０．０６０．０５，０．０５〇．〇４：．〇．〇４；，，，．Ｈ－２０１２２０－２－２０１２１０４－２０１２３０＾－２０１２１９－７－２０１２７－９－２０１２２７－１０－２０１２１Ｍ２－２０１２Ｈ－２０１２２０－２－２０１２ＫＨ－２０１２３０－５－２０１２１＾－７－２０１２７－９－２０１２２７－１０－２０１２１６４２－２０１２曰期曰期Ｕ＞ＴＰ降解前后对比（ｂ＞ＮＩＶＮ？解前后对比降解前浓度降觯后液浓图２工程实施前后ＴＰ、ＮＨｒ￣Ｎ浓度对比图从对照结果可以看出，工程措施对库区上游定期和验证期的模拟结果均良好，所确定的参数断面水质净化效果明显，该断面水质最大消解时基本能反映水库型水源地的水力特征和环境特点。刻值ＴＰ减少０．０２ｍｇ／Ｌ、Ｉ＼Ｈ３－Ｎ减少０．１５ｍｇ／Ｌ。（２）应用ＭＩＫＥ１１模型对水源地水质污染问题４＾进行了研究，结果表明，人库支流治理工程以及＾１〇生态修复工程治理效果较为明显，可使人库污染（１）将ＭＩＫＥ１１模型应用于我国北方水库水源负荷实现较大幅度削减，特别是对ＮＨ３－Ｎ等污染地综合治理工程中，通过详实的水文资料和水质物的削减效果显著，从而使水库富营养化趋势得实测资料进行了参数率定与模型检验。模型在率到基本控制，使水源地水质得到一定程度改善。？２８？水利水电工程设计ＤＷＲＨＥ？２０１６年第３５卷第３期天津古海岸与湿地国家级自然保护区沙井子实验区陆生生态环境现状评价姜云鹏乔玉张扬李云霞摘要贝壳堤是我国乃至全世界相对重要的地质遗迹，对古海岸及第四系地质研究有着重要的价值。为了保护贝壳堤，国家划定了天津古海岸与湿地国家级自然保护区。在现有研究成果的基础上，结合生态现状调查结果，对自然保护区沙井子实验区陆生生态环境现状进行评价，并提出相关影响因素。关键词贝壳堤古海岸陆生生态环境现状评价中图分类号Ｘ１７１文献标识码Ｂ文章编号１００７－６９８０（２０１６）０３－００２８－０４“天津古海岸与湿地国家级自然保护区”于类型，布置２个１ｍｘｌｍ草本样方，用于群落调１９９２年１０月经国务院批准建立。２００９年１２月，查。目前，实验区内基本为草本植物，所以野外天津古海岸与湿地国家级自然保护区范围调整获植被调查只涉及草本。调査样方内植物总盖度、得国务院批复，沙井子实验区并未有所变动。沙植物物种名、密度、物种盖度和高度等。井子实验区位于天津市滨海新区海滨街沙井子村，１．２生物多样性指数计算面积为１００．４８ｈｍ２，主要保护对象为贝壳堤，在地＊下２￣３ｍ处埋藏有大量的不同时代的古贝壳。区Ｓｉｍｐｏｎ＾＃＾＾＾：〇＝＾￣ＬＰｉ内人为活动频繁，分布有沙井子三村居民居住用＋地、旱地、大港油田以及部分工厂所属工矿用地。Ｓｈａｎｎｏｎ－ｗｉｅｎｅｒ指数：本文通过对现有资料研究的基础上，结合现Ｐｉｅｌｏｎ指数：￡＝Ｓ／ｌｎ５＇场详细调查结果，根据沙井子实验区范围内人类Ｍ〇Ｓ－１活动情况通被織，分析评价沙井子实验岐ａｒｇｅ附近人类开发活动的影响情况，为天津古海岸与式中，汽为物种ｉ的重要值；Ｓ为物种数目；湿地国家级自然保护区的环境保护和环境管理提ｉＶ为所在群落的所有物种的个体数之和。供一定的科学依据和支持。１．３景观生态学相关计算＾景观生态学（ＬａｎｄｓｃａｐｅＥｃｏｌｏｇｙ）将景观定１义为：“一个空间异质性的区域，由相互作用的拼１．１植物群落调查块（ｐａｔｃｈ）或生态系统组成，以相似的形式重复本次采用査阅资料和野外调查相结合的方式。出现的生态体系”。景观生态体系的组成即生态系野外调查于２０１５年９月进行。结合不同土地利用统或土地利用类型组成，因而可以用评价范围内的？＋－＋－＋－＋－ＨＫ－＋－＋－＋－＋－Ｈ－－－！－－－Ｋ－＋－＋－＋－ＨＨ－Ｈ—－ｉ１－－－？－－－Ｋ－＋－ＨＫ－＋－Ｈ＼４—４—（３）由于监测设施和管理的不完善，全时段作者简介水质数据的获取难度较大，以及面源、点源污染俞云飞男工程师中水北方勘测设计研究有限责任公物的估算不准确，一些非法排污点未纳人计算范胃Ｘ＃３〇〇２２２围，导致模拟值与实际值有一定偏差，建议在工赵文婧女工程师中水北方勘测设计研究有限责任公程的下－步实施中通过补充断面水质监测以及、污师３〇〇＝北方勘测设计研究有限责任公染数据来Ｓ新模Ｍ。司天津３００２２２参考文献李云霞女工程师中水北方勘测设计研究有限责任公［１］伍远康，卢卫，应聪惠，等．数值模拟在配水改善河道水质中司天津３００２２２的应用［Ｊ］．水文，２００６，３１（３）：５６－５９．（收稿日期２０１６－０３－１６）