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流域分析模型是流域综合管理的重要工具,它可以模拟分析流域特定使用者和人为活动对流域水环境的影响,为流域管理提供技术支撑。闽江是福建的母亲河,作为南平、三明、宁德、福州、泉州等几个地市超过1200万人的工农业及饮用水源地,河流水质状况关系区域用水安全。然而,关于闽江中上游(水口大桥以上区域)水文水质的模型化研究却鲜有报道。本研究构建闽江中上游流域水环境分析模型,为闽江流域饮用水安全提供科技支撑。本研究通过文献调研、现场监测、实验分析、地理信息技术、情景分析等方法和技术,构建分布式流域模型HSPF和河道库区水动力水质模型EFDC,模拟评估水口库区水质的影响因素,具体成果如下:首先,识别了闽江中上游流域水质时空变化。2003-2012年监测数据分析表明,塔下、尤溪口、水口大桥DO介于5mg/L-8mg/L之间,虽达到地表水Ⅲ类水标准,但均呈小幅度下降趋势。古田溪DO浓度介于1.2mg/L-8mg/L之间,虽呈上升趋势,但最低浓度值低于V类水标准。塔下和尤溪口的NH3-N浓度呈一定上升趋势,水口大桥的NH3-N浓度呈下降趋势但塔下、尤溪口、水口大桥NH3-N浓度大多保持在1 mg/L以下,其浓度低于Ⅲ类水标准。古田溪NH3-N浓度基本持平,平均值为2.28mg/L,其浓度高于中V类水标准。塔下和水口大桥的TP浓度呈小幅度上升趋势,尤溪口和古田溪TP浓度呈小幅度下降趋势,古田溪TP浓度异常,最高0.81 mg/L,高于V类水标准。其余点位TP浓度大多都保持在0.1 mg/L以下,其浓度低于Ⅲ类水标准。通过实测数据分析,水口库区网箱养殖区NH3-N、TP浓度和叶绿素浓度普遍比非网箱养殖区浓度高,网箱养殖区DO比非网箱养殖区低;古田溪NH3-N浓度比闽江中上游区域高。其次,构建了闽江流域基础数据库,包括DEM、土地利用、土壤、水文水质数据以及气象等,并完成了模型的概化。闽江中上游水环境分析模型包括两部分:第一个部为三大支流(沙溪、建溪、富屯溪)流域模型HSPF的构建,概化成380个子流域,第二个部分为塔下(即沙溪、建溪、富屯溪汇流点)到水口大桥的闽江干流水口库区段的EFDC模型构建,包括水口库区的二维EFDC模型,共概化了1750个网格,以及尤溪口到干流的一维EFDC模型,概化为500个网格。第三,构建了闽江上游三大支流HSPF流域模型,日径流量模拟的纳什系数校核阶段与验证阶段的纳什系数分别都大于0.7,模型表现良好。通过2005-2008年气象数据、流量数据对闽江中上游HSPF模型进行参数率定,沙溪、富屯溪、建溪的日径流量模拟的纳什系数分别为0.784、0.774、0.782;通过2009-2012年气象数据、流量数据对HSPF模型进行验证,日径流量模拟的纳什系数为0.745、0.782、0.737。第四,构建了闽江水口库区EFDC水动力水质模型,日径流量模拟的中值误差大多小于0.1,DO、NH3-N、TP模拟的中值误差大多小于0.4,模型表现良好。通过2009-2010年水文水质数据,对水口库区EFDC模型进行参数率定。结果显示,模型在塔下、尤溪口、水口大桥的日径流量的中值误差分别为0.013、0.0184和0.0184;DO在尤溪口、塔下、樟湖坂、水口大桥的中值误差分别为0.0268、0.001、0.143和0.331;NH3-N在尤溪口、塔下、樟湖坂、水口大桥的中值误差分别为0.00335、0.0718、0.705和0.327;TP在尤溪口、塔下、樟湖坂、水口大桥的中值误差分别为0.00268、0.08、0.438和0.295。通过2011-2012年的水文水质数据对EFDC进行了验证,塔下、尤溪口、水口大桥的日径流量的中值误差分别为0.0084、0.017和0.0184;DO在尤溪口、塔下、樟湖坂、水口大桥的中值误差分别为0.0268、0.001、0.143和0.331;NH3-N在尤溪口、塔下、樟湖坂、水口大桥的中值误差分别为0.0232、0.00168、0.298和0.388;TP在尤溪口、塔下、樟湖坂、水口大桥的中值误差分别为0.00828、0.00054、0.326和0.296。最后,结合情景设计,应用经校验的HSPF和EFDC模型模拟分析了水文状况改变、网箱养殖与古田溪水质控制对水口库区水质的影响,为水口库区水质管控提供了定量依据。根据闽江流域实际情况,设置了 3种情景并进行了模拟分析,结果表明:a)丰水期,古田溪低DO会影响干流水质状况,造成干流低DO,造成死鱼事件,平水期和枯水期对闽江干流的影响将不大;b)网箱养殖去除后,闽江干流水质在尤溪断面之后,水质有明显的改变,DO浓度提升了 3%-10%,NH3-N浓度降低了 5%-17%,TP浓度降低了 6%-21%;c)减少古田溪NH3-N浓度时,闽江水口库区NH3-N浓度有较为明显的影响,闽江水口库区NH3-N浓度若要达到Ⅲ类水质,古田溪NH3-N浓度不能超过2.14 mg/L。