基于EFDC模型的山地河流水動力水質模擬——以重慶市趙家溪為例.pdf

1、城市化進程給水環境造成了極大的威脅。城市擴張在很大程度上改變了地表原有的用地類型從而增加了面源污染負荷,使得大量河流、湖庫遭到了嚴重污染,甚至功能消失。如何有效的對城市河流的水質進行保護和管理已成為水環境研究的重點。水環境研究所涉及的空間尺度大、污染物成分眾多及環境過程錯綜復雜,僅憑借實驗分析或現場監測具有較大的難度,通過建立數學模型實現水環境的數值模擬,研究河流演變規律以指導河流水環境保護成為了該領域的熱點。本文以重慶兩江新區的趙家溪

2、為研究對象,基于環境流體力學代碼(Environmental Fluid Dynamics Code,即EFDC)模型建立了趙家溪水動力水質模型,并以實測水文、水質監測數據進行了模型的參數率定和驗證。主要研究結論包括:
　?、俨捎肈elft3D軟件基于趙家溪水岸線繪制了趙家溪水動力水質模型的曲線正交網格,設定水平網格共1872個,垂向分層4層?；谮w家溪13個斷面的ADCP斷面數據構建了模型的三維水下地形圖。
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3、DC模型構建了趙家溪的水動力模型,對趙家溪的水動力場、溫度場進行了全年的模擬,通過速度、水位及溫度三個模擬指標與實測數據的對比,結果顯示流速、水位、溫度模擬平均相對誤差分別為23.42％、8.8％、6.42％。模型的流場特性分析顯示趙家溪平水期水體運動的主要驅動力為風生流,染色劑示蹤顯示下游達到穩定濃度需要50天。水齡分析顯示從上游到下游水齡逐漸增大,下游水齡超過了180天。
　?、墼谒畡恿δＰ偷幕A上構建了水質模型,主要模擬指標

4、為NH3-N、COD、TP、葉綠素a,采用6次水質監測數據對模型進行了參數率定,7次監測數據進行模型驗證。率定結果顯示四個指標的平均相對誤差分別為20.54％、23.70％、27.1％、21.94％,驗證結果顯示平均相對誤差分別為20.47％、27.84％、31.3％、28.46％。
　?、苴w家溪的TSS、NH3-N、COD、TP、TN總負荷分別為45.76t/a、1.03t/a、15.12t/a、0.533t/a、4.679t/

5、a。趙家溪水質目標設定為地表水Ⅳ類水質時,限制性指標TP、TN的水環境容量為3.91t/a、0.26t/a,其削減量負荷分別為0.27t/a、負荷0.77t/a。
　?、莼谮w家溪水動力水質模型進行了以下情形模擬:1)定風向3m/s、5m/s、10m/s風速下的表面流場,發現風生流對河道表面流場影響顯著,表面流速分別在0.01m/s、0.02m/s、0.05m/s;2)在引入1m3/s嘉陵江江水時上游和下游的水齡分別為5天和22天