水 力 学 与 水 利 信 息 学 进 展 2009 算 平 面 矩 形 网 格 取 为 100m×100m, 垂 向 分 4 层 计 算 , 网 格 单 元 为 9125, 如 图 2 所 示 。 图 1 于 桥 水 库 数 字 化 地 形 ( 大 沽 高 程 基 面 ) 图 2 于 桥 水 库 水 质 模 型 计 算 网 格 3.2 模 型 参 数 (1) 糙 率 模 型 糙 率 根 据 水 库 床 底 状 况 和 岸 边 带 特 点 分 片 设 置 , 并 根 据 率 定 情 况 进 行 调 整 。 (2) 风 摩 阻 系 数 参 阅 文 献 [7] 的 研 究 成 果 , 风 摩 阻 系 数 取 0.001。 (3) 水 质 模 型 参 数 水 库 水 质 模 型 涉 及 参 数 较 多 , 率 定 难 度 较 大 。1999 年 起 , 于 桥 管 理 处 在 水 库 内 重 新 布 设 5 个 监 测 点 , 分 别 为 库 心 北 、 库 心 西 、 库 心 、 库 心 东 和 放 水 洞 , 每 月 进 行 两 次 水 质 监 测 , 站 点 水 质 监 测 资 料 可 以 反 映 水 库 水 质 时 空 变 化 过 程 。 利 用 入 库 污 染 源 资 料 和 水 体 实 测 浓 度 资 料 以 及 相 应 的 水 文 气 象 资 料 , 对 于 桥 水 库 水 质 模 型 参 数 进 行 率 定 。 其 中 ,COD 降 解 系 数 KCOD 根 据 2006 年 水 质 模 拟 情 况 进 行 率 定 , 为 0.02/d; 复 氧 系 数 为 [8] 0.1/d; 总 氮 模 型 中 , 硝 酸 盐 氮 浓 度 参 考 有 关 研 究 成 果 , 假 设 总 氮 中 有 机 氮 / 无 机 氮 =1/1, 而 无 机 氮 中 , 硝 氮 含 量 约 70%; 脱 氮 系 数 KNOx 取 0.02/d; 底 泥 中 氮 的 释 放 及 沉 降 速 率 根 据 计 算 过 程 进 行 确 定 ; 总 磷 的 释 放 及 沉 降 速 率 与 总 氮 确 定 方 法 相 同 ; 氨 氮 降 解 系 数 为 0.02/d。 3.3 水 动 力 验 证 于 桥 水 库 三 维 水 质 模 型 包 含 水 动 力 和 水 质 两 部 分 , 首 先 进 行 水 动 力 验 证 , 对 典 型 年 水 库 运 行 过 程 进 行 模 拟 , 将 计 算 水 位 和 运 行 水 位 进 行 比 较 , 率 定 模 型 参 数 。 研 究 选 取 2006 年 为 典 型 年 ,2006 年 共 引 水 两 次 :4 月 10 日 ~6 月 12 日 , 引 水 3.31 亿 m 3 ;9 月 26 日 —12 月 6 日 引 水 3.62 亿 m 3 , 共 计 6.93 亿 m 3 。 根 据 2006 年 日 入 库 流 量 和 出 库 流 量 过 程 资 料 和 于 桥 水 库 库 区 气 象 资 料 , 对 于 桥 水 库 2006 年 水 库 运 行 过 程 进 行 模 拟 验 证 。 模 型 计 算 时 间 为 2006 年 1 月 1 日 至 2006 年 12 月 31 日 ,jday 365 天 。 图 3 为 2006 年 计 算 水 位 与 实 际 运 行 水 位 的 对 比 , 误 差 绝 对 值 小 于 5%, 两 者 吻 合 较 好 。 图 4 和 图 5 为 于 桥 水 库 2006 年 10 月 表 层 流 场 和 底 层 流 场 的 模 拟 结 果 , 由 湖 流 流 场 模 拟 结 果 可 知 , 由 于 入 库 流 量 较 大 , 受 进 流 和 出 流 作 用 , 湖 流 向 出 库 口 流 动 , 湖 内 流 场 较 平 顺 ; 受 风 生 流 影 响 , 流 速 方 向 发 散 , 岸 边 形 成 小 环 流 。 主 库 区 表 层 流 速 大 约 在 5cm/s 左 右 , 果 河 入 流 表 层 流 速 为 10~30cm/s, 放 水 洞 出 流 表 层 流 速 为 8~15cm/s; 主 库 区 底 层 流 速 约 4cm/s, 果 河 入 流 底 层 流 速 约 5~15cm/s, 放 水 洞 出 流 底 层 流 速 为 4~10cm/s。 综 上 所 述 , 通 过 调 整 糙 率 , 于 桥 水 库 三 维 水 质 模 型 能 较 准 确 的 计 算 水 库 水 动 力 参 量 , 模 型 计 算 水 位 与 实 际 运 行 水 位 吻 合 较 好 ; 库 区 湖 流 主 要 受 风 生 流 影 响 , 模 型 能 较 准 确 模 拟 进 流 、 出 流 和 风 生 流 共 同 作 用 下 的 水 库 流 场 , 与 实 际 运 行 情 况 相 符 。 72
第 一 部 分 环 境 与 生 态 水 力 学 22 21 水 位 (m) 20 19 18 17 16 0 50 100 150 200 250 300 350 时 间 ( 天 ) 2006 年 运 行 水 位 2006 年 计 算 水 位 图 3 2006 年 于 桥 水 库 运 行 水 位 与 模 型 计 算 水 位 对 比 图 4 2006 年 10 月 于 桥 水 库 表 层 流 场 图 5 2006 年 10 月 于 桥 水 库 底 层 流 场 3.4 水 质 验 证 根 据 2006 年 黎 河 前 毛 庄 逐 日 输 水 流 量 , 逐 月 入 库 流 量 和 放 水 洞 逐 日 流 量 等 水 文 资 料 以 及 2006 年 《 于 桥 水 库 水 质 监 测 成 果 》, 即 按 黎 河 实 际 输 水 量 和 上 游 自 产 水 量 给 定 黎 河 、 沙 河 和 淋 河 流 量 边 界 条 件 以 及 水 质 边 界 条 件 , 下 游 给 定 放 水 洞 流 量 边 界 ,2006 年 初 的 水 库 库 容 为 初 始 水 位 条 件 。 模 型 计 算 时 间 为 2006 年 1 月 1 日 至 2006 年 12 月 31 日 ,jday365 天 。 模 拟 水 质 组 分 包 括 高 锰 酸 盐 指 数 、 氨 氮 、 总 氮 、 总 磷 、 溶 解 氧 、 叶 绿 素 a。 根 据 水 质 监 测 成 果 中 库 心 断 面 ( 库 心 位 置 见 前 图 2) 水 质 实 测 浓 度 与 计 算 浓 度 比 较 , 对 模 型 参 数 进 行 调 整 , 验 证 模 型 计 算 的 准 确 性 。 图 6~ 图 11 为 2006 年 库 心 各 水 质 组 分 计 算 浓 度 与 实 测 浓 度 比 较 , 由 图 可 知 , 各 水 质 组 分 浓 度 过 程 线 与 实 测 浓 度 变 化 趋 势 基 本 一 致 , 模 型 计 算 值 与 实 测 值 吻 合 较 好 , 具 体 数 值 如 下 [9-11] 表 1 所 示 , 水 质 模 拟 误 差 精 度 一 般 在 30% 以 内 较 优 。 库 心 高 锰 酸 盐 指 数 COD(mg/L) 7 6 5 4 3 2 1 0 0 100 200 300 400 时 间 ( 天 ) 实 测 浓 度 计 算 浓 度 图 6 库 心 CODMn 计 算 浓 度 与 实 测 浓 度 比 较 73
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