城市浅水湖泊二维水动力水质耦合模型应用研究

摘要

城市浅水湖泊作为城市建设的重要内容，在城市发展中占据着不可或缺的地位。而城市浅水湖泊因其独特的地理环境及自我修复能力差等特点，使得城市浅水湖泊水环境极易受到外界破坏，水环境不断恶化。治理城市浅水湖泊水环境、恢复城市浅水湖泊水生态平衡是21世纪河湖治理与保护的重难点内容。引清入湖、河湖连通是增强城市浅水湖泊水流流通性、改善城市浅水湖泊水环境的重要工程措施。为了改善城市浅水湖泊水环境，确保引清入湖、河湖连通工程的有效性，需要设计不同调水方案，通过构建合理的城市浅水湖泊二维水动力水质耦合模型准确地模拟不同调水方案下湖泊水环境特征，然后选择恰当的评价方法评价分析模拟结果，实现对治理与保护城市浅水湖泊科学指导意义。
　　为深入研究城市浅水湖泊水流运动过程、污染物迁移扩散过程，考虑城市浅水湖泊边界的复杂性，选用非结构化三角形网格，并结合城市浅水湖泊实际情况设计出引清入湖、河湖连通调水方案，通过构建合理的城市浅水湖泊二维水动力水质耦合模型，实现对各调水方案调度过程的数值模拟。然后建立综合评价体系，分析评价各调水方案模拟结果，以期择出最优调水方案。
　　作为实例，文中以典型城市浅水湖泊武汉市东湖为例，结合湖泊地形条件，采用能够适用复杂边界的非结构化网格，建立了基于MIKE21 FM城市浅水湖泊二维水动力水质耦合模型，利用2006年7月、2007年7月实测数据分别率定模型参数、验证模型。然后在大东湖生态水网连通的背景下设计出3种调水方案，选取COD、TN、TP三种东湖主要污染物为水质指标，模拟分析了3种调水方案连续引水31天东湖湖泊流场以及水质指标浓度场变化情况。最后，选用综合营养状态指数法和改进权重的模糊综合评价法对模拟结果进行定性定量相结合地评价分析，得出3种调水方案优劣势。

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第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容及技术路线

第2章 城市浅水湖泊二维水动力水质耦合模型的构建

2.1城市浅水湖泊的概念及特征

2.2城市浅水湖泊水动力水质耦合模型的建立

2.3本章小结

第3章 城市浅水湖泊二维水动力水质耦合模型应用

3.1研究区概况

3.2MIKE21 FM模型简介

3.3模型的构建

3.3模型的方案设计

3.4各调水方案水动力水质模拟结果及分析

3.5本章小结

第4章 调水方案综合评价

4.1改进的模糊综合评价法

4.2湖泊富营养化评价标准

4.3东湖调水方案综合评价

4.4本章小结

第5章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献