南水北调通水对南四湖水环境安全的影响研究分析

摘要

南四湖是南水北调东线工程的必经之路和重要的调蓄湖泊，调水将对南四湖水环境产生不可忽视的影响。本文以研究南水北调通水对南四湖水环境安全的影响为目标，分析了调水对南四湖水环境因子可能产生的影响，采用人工神经网络法对南四湖水环境质量进行了评价，基于MIKE21模型建立了南四湖水环境安全影响模型，模拟研究了南水北调通水对南四湖下级湖的水环境安全产生的影响。主要进行了以下几方面的研究。
　　研究了南水北调东线工程对于南四湖的影响。从水环境因子、丰枯水期、周边汇入河流以及生态环境等方面分析了南四湖的水环境以及通水对南四湖水环境安全的影响。
　　采用人工神经网络法建立南四湖水环境质量评价模型。针对南四湖相对复杂的多因素水环境系统，以人工神经网络法为手段，应用数学软件MATLAB作为计算工具，以2012年7月南四湖的监测数据为训练对象，对南四湖水环境质量进行了评价。评价结果表明调水前南四湖水环境基本达到国家标准，满足南水北调东线工程通水的要求。
　　针对通水对南四湖水环境安全产生的影响，选取丹麦水利所(DHI)研究开发的MIKE软件作为工具，建立了南四湖MIKE21模型，从水位、流场、流速、水质等四个方面研究并分析了南水北调东线工程通水对南四湖水环境安全的影响。
　　在建立南四湖MIKE21模型后，对南四湖下级湖在未通水条件下以及通水后条件下的水位进行模拟可以得知，在南水北调东线没有通水时，南四湖下级湖的水位高点出现在地势较为狭窄的昭阳湖段，这是一种较为不利的水力条件。而在南水北调东线通水后，广阔的微山湖水位变高，昭阳湖水位降低且下降幅度比较平缓，形成了一种比较有利的水力条件。对南四湖下级湖在未通水条件下以及通水后条件下的流场进行模拟可以得知，在南水北调东线没有通水时，二级坝下游的湖岛周边、昭阳湖与微山湖交界的东西两侧以及微山岛北部周边地区出现了流场单位rad值较低的流场，表明这三个水域的水流流动性较差，流场的水力特性不理想。而在南水北调东线通水后，来水的较高流速和较大流量使得原本流动性较差的区域流动性增强，流场单位rad值有明显升高。对南四湖下级湖在未通水条件下以及通水后条件下的流速进行模拟可以得知，在南水北调东线并没有通水时，沛县林场以北河流汇入河口处、昭阳湖与微山湖交界西南侧、微山岛附近以及微山岛东侧等靠近湖岸处流速较低，在0-0.04 m/s，易形成死水区，屯水区等水流不通畅区域，在流速方面给南四湖的下级湖造成了不利的水力特性。而在南水北调东线通水后，下级湖大部分水域流速较大，流动性更好，水流的交换速度以及扩散速度更快。南水北调的来水水质较好，在与南四湖下级湖原水进行混合稀释后，能够有效降低南四湖的总氮、氨氮以及磷酸盐等代表性污染物的浓度，对南四湖水质有着明显的改善。从水位、流场、流速、水质等四个方面分析，南水北调通水改善了南四湖下级湖的水环境。南水北调通水

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外调水影响水环境安全的研究进展

1．2．1 国外跨流域调水工程现状

1．2．2 国内跨流域调水工程现状

1．2．3 跨流域调水对水环境的影响

1．3 研究目的与意义

1．4 技术路线图

第2章 通水影响南四湖水环境分析

2．1 南四湖水环境现状

2．1．1 南四湖水环境因子水平现状

2．1．2 南四湖丰、枯水期水环境状况

2．1．3 南四湖周边汇入河流情况

2．2 南水北调东段工程南四湖段简介

2．3 南水北调通水对南四湖水环境因子的影响

2．3．1 水位的影响

2．3．2 水质的影响

2．4 南水北调通水对南四湖生态环境的影响

第3章 南四湖水环境质量评价

3．1 常用评价方法介绍

3．2 BP神经网络法介绍

3．3 BP神经网络法在南四湖水环境评价中的应用

3．4 评价结果与分析

3．5 本章小结

第4章 基于MIKE21模型的南四湖水环境安全影响分析

4．1 国内外水环境模型研究现状

4．2 南四湖水环境模型功能需求

4．3 南四湖水环境MIKE21模型

4．3．1 MIKE21模型简介

4 ．3．2 南四湖下级湖MIKE21模型

4．3．3 模型运行及结果分析

4．4 本章小结

第5章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况