论文部分内容阅读
受春季冰雪消融的影响,我国北方地区的融雪径流汇入河流会形成桃花汛,期间河流的水位和流场较其它季节会发生较大变化。与此同时,城市化进程使不透水面持续增加,北方城市融雪径流产生的面源污染负荷也随之增大,从而对流域水环境管理和水资源保护产生影响。本论文以松花江哈尔滨段为研究区域,为研究融雪径流对松花江哈尔滨段水动力、水质的时空影响及变化规律,建立数学模型实现水环境的数值模拟。通过环境流体力学代码(EFDC)模型建立了松花江哈尔滨市段水动力水质模型,并以实测水文、水质监测数据进行了模型的参数率定和验证。利用ArcGIS10.0对DEM影像进行矢量化,在Delft3D-RGFGRID中创建正交曲线网格,基于EFDC模型建立了松花江哈尔滨市段二维河流数值水动力模型。模拟了2014年1月至10月间的整个河段不同时空条件下的水动力变化情况,根据2014年实测数据率定和验证,模拟水位与实测水位最大相差0.33m,相对误差小于10%,吻合度高,可以较好的模拟河道水力要素随时间及空间演变的规律。在水动力模型的基础上构建了水质模型,以COD、NH3-N为主要模拟指标对模型进行了参数率定和验证。验证结果显示COD、NH3-N在三处断面的平均误差、绝对平均误差、相对误差、均方根误差、相对均方根误差平均值分别为0.547、0.989、5.013%、1.169、19.302%和-0.043、0.1、16.951%、0.128、14.482%。根据本文建立的水动力-水质模型,模拟了基于降雪量增加20%、40%、60%三种情景下,冰雪消融期整个江段的COD浓度在18.67-21.29mg/L、18.71-21.65mg/L、18.75-22.04mg/L之间,NH3-N浓度在0.39-1.18mg/L、0.41-1.39mg/L、0.45-1.62mg/L之间。基于融雪温度增加3℃和6℃两情景下COD的最大浓度徘徊于21.89mg/L和22.47mg/L左右,NH3-N的最大浓度徘徊于1.72mg/L和2.01mg/L左右。在暴雪的降雪量高于65mm时,各断面的COD浓度都高于20mg/L,为IV类水质,并呈现加速上升趋势。在暴雪降雪量高于83.4mm时,除上游何家沟口,其余各断面的NH3-N浓度均高于2mg/L,为劣V类水质。