[发明专利]一种浅水湖泊群水质水量水生态耦合调度分析方法

说明书

本发明公开了一种浅水湖泊群水质水量水生态耦合调度分析方法，该方法包括如下步骤：1)研究区域数据的采集；2)浅水湖泊群水动力学模型的搭建；3)浅水湖泊群水质模型的搭建；4)水动力水质模型的耦合；5)浅水湖泊群水生态模型的搭建；6)浅水湖泊群水动力水质水生态耦合模型的搭建；7)模型的参数率定；8)调度分析。本发明的分析方法从湖泊群整体角度去考虑水质水量水生态耦合调度的区域水环境治理方案有众多优势，对浅水湖泊群进行调度可以最大限度地利用湖泊群水体的自净能力去降低重污染区的污染物浓度。

技术领域

本发明涉及水环境保护的技术领域，具体地指一种浅水湖泊群水质水量水生态耦合调度分析方法。

背景技术

20世纪60年代以来，经济高速发展，人口迅速膨胀，使得水资源需求量急剧增加，湖泊的开发利用不断加大，湖泊水质持续下降，水环境愈发恶劣，水生态平衡严重遭到破坏。城市浅水湖泊因其平均水深浅，易于受外界环境影响，生态自我修复能力差等特点，湖泊富营养问题更加突出。

同时，由于存在湖泊水域面积较大的情况，形态复杂，引入的水流难以实现对全湖水体的置换，导致湖泊各部分之间的水质改善效果会存在较大差别。

近二十多年来，大部分国内外专家学者将研究重点放在单个湖泊水动力、水质模型的建立以及单个湖泊的生态修复，存在以下不足：

(1)对于各个湖泊之间的互相影响没有考虑；

(2)无法考虑到湖泊群的连通、调水对于湖泊群的水动力水质的影响，无法准确的体现引水后湖泊的水动力水质的变化，会对决策者合理调度造成困难；

(3)对单个湖泊进行生态修复无法利用整个湖泊群的自净能力对水体水质进行改善；

(4)只对湖泊建立水质水量模型，不考虑湖泊水生态情况，无法了解湖泊浮游植物及藻类的生长情况，对于全部湖泊水体的水质情况不能准确的体现出来，从而对有效的解决湖泊的富营养化问题造成困难。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种浅水湖泊群水质水量水生态耦合调度分析方法。

本发明的技术方案为：一种浅水湖泊群水质水量水生态耦合调度分析方法，包括如下步骤：

1)研究区域数据的采集：采集研究区域的地形高程数据、水文数据、气象数据、风场数据、水质数据；

2)浅水湖泊群水动力学模型的搭建：通过输入步骤1)采集的地形高程数据在MIKE21水动力学建模的模式下，采取无结构自适应三角形网格方式得到研究区域的平面二维有限元网格计算模型，再应用MIKE21的Mesh Generator模块，采用线性方式插入到Z轴，生成包含实际地形数据和水深数据的三维有限元计算mesh格式文件，得到研究区域的计算网格，设置与所述计算网格匹配的各项参数、初始条件以及边界条件，搭建完成浅水湖泊群水动力学模型；

3)浅水湖泊群水质模型的搭建：通过输入步骤1)采集的水文数据、气象数据、风场数据、水质数据，在MIKE21中的ECOLab模块选择系统内置的用来描述湖泊水体中污染物迁移、转化、扩散的数学物理方程的水质模型，设置与所述水质模型匹配的参数和初始条件，搭建完成浅水湖泊群水质模型；

4)水动力水质模型的耦合：通过求解步骤2)所得的浅水湖泊群水动力学模型得到水体瞬时流速，并将瞬时流速在x、y方向上的均值提供给步骤3)所得的浅水湖泊群水质模型作为初始条件，得到耦合后的水动力水质模型；

5)浅水湖泊群水生态模型的搭建：在步骤3)搭建的浅水湖泊群水质模型的基础上，应用MIKE 21中ECOLab模块的富营养化模块EU搭建水生态模型，设置与所述水生态模型匹配的各项参数、边界条件和初始条件，搭建完成浅水湖泊群水生态模型；