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西湖流场和浓度场对引水工程响应的数值模拟研究

李红仙  
【摘要】:西湖是著名的旅游景区,具有非常重要的旅游价值和生态环境意义。但受人类活动的影响,以及对其资源的过度开发和利用,加上底泥中长期积累的氮、磷元素的释放,西湖富营养化程度日趋严重,已严重影响其景观价值,并制约着当地社会和经济的可持续发展。 利用西湖2002-2006年的水质实测数据对其水质现状及时空变化规律进行了分析。同时,基于国际知名的Delft 3D软件平台构建了西湖水动力数学模型,对西湖西进工程前后的流场和浓度场进行了模拟,计算结果与实测资料较为吻合,模型真实可靠。在此基础上,着重分析了不同引配水方案下西湖的流场结构和污染物推移扩散规律,并据此进行引配水方案优化。 水质实测数据分析表明:西湖属于磷控制型富营养化湖泊,实施西湖西进工程后,其水质己基本达到地面水环境质量Ⅱ类水标准;西湖水质具有明显的季节变化特征和湖区分布差异性。 各种工况下的流场和浓度场模拟结果表明:在不考虑风场的情况下,各进出水口的流量和位置决定了西湖的流场结构,而流场结构决定了水体的推移扩散规律。总体上,南湖水体推移扩散效果最好,西里湖、外湖和岳湖次之,北里湖最差,基本不能被置换。对小引水量方案全面置换西湖水体大约需要两个月时间,而大引水量方案仅需一个月时间。 西湖水体的置换效果主要取决于可被置换区域的面积和引水量,而可被置换区域大小主要取决于流场结构。因此,在引水量不变的前提下,优化西湖水体置换效果的根本途径就是调整进出口位置和流量,以改变流场结构。


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