基于EFDC模型的蠡湖补水方案数值模拟

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蠡湖是太湖伸入内陆所形成的一个典型浅水城市湖泊,作为无锡市的重要景观湖泊,由于人类活动的影响,蠡湖一度成为太湖流域富营养化最为严重的湖泊之一。经过近年来无锡市政府采取的一系列生态综合整治措施后,蠡湖富营养化程度得到有效控制,水环境状况明显改善,但水体透明度和悬浮物浓度等感官指标没有显著变化。为提高蠡湖水体透明度,拟建水质净化工程将太湖水处理后再对蠡湖进行生态补水。本文利用环境流体动力学模型(EFDC)中的对流扩散模块,通过建立悬浮物浓度和透明度关系,模拟不同补水工况下蠡湖悬浮物浓度随时间的变化规律,预测生态补水对蠡湖透明度的改善效果。研究结果表明:(1)由长广溪进水,梅梁湖、曹王泾泵站两处出水对蠡湖实施生态补水,三个流量工况下(7.5、15、22.5m3/s)蠡湖均存在死水区域,局部换水效果不理想,其中退渔还湖区(A区)效果最差,主要是因为位于A区的梅梁湖泵站进水口靠近蠡堤西侧,补水水源经过蠡堤后直接进入泵站引水河道,使得A区存在大片的死水区,要保证A区换水效果,可以设置导流墙,引导清洁水源绕行A区。(2)在A区不设置导流墙的情况下,模拟了三个进水流量工况(7.5、15、22.5m3/s),三个左右出水流量分配比例(1:1、1.5:1、2:1)补水效果,结果表明:在同一进水流量下,梅梁湖和曹王泾泵站抽水比例为1.5:1时,补水效果较好,在此比例下补水全湖污染物平均浓度相比下降较快,清洁水源到达两个出水点时间均衡。从分区效果来看,主要表现为B区>C区>D区>A区,A、D两区水质改善效果差,主要是A区和D区存在较大范围的死水区。(3)在A区设置导流墙的情况下,左右出水比例1.5:1,模拟了两种导流墙方案在三个流量工况下(7.5、15、22.5m3/s)的补水效果,结果表明,A区设置挡水墙后,两个方案都可以极大改善A区换水效果,缩短补水时间。但D区改善效果依然较差,并且在A区设置挡水墙后会在B区靠近蠡堤西侧形成新的小范围的死水区,对B区换水效果有一定影响。(4)对预降水位0.5m后再进行补水的运行模式,模拟了两个流量工况(15、22.5m3/s)、两种导流墙方案下的补水效果,结果表明,预降水位后再补水的运行方式能够缩短补水时长3-5天,但预降水位运行会影响湖泊观赏性能。(5)蠡湖生态补水工程在A区建设导流墙后,总体上能使水质达到Ⅲ类标准,透明度会提高到1m左右,但局部死水区换水效果不理想,必须采取其他工程措施加以强化。设计流量方面推荐15、22.5m3/s两种规模,具体需要从经济上进行论证,出水比例(梅梁湖和曹王泾泵站抽水)1.5:1较好。
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