韦雨婷;逄勇;罗缙;王雪
【摘 要】In order to study the pollutant flux influence of Sunan Canal on main inflow rivers of Taihu Lake, a 1-D water quantity and water quality model of the plain river network is established; the pollutant flux, including chemical oxygen demand (COD), ammonium (NH+4), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), in main inflow rivers contributed by Sunan Canal is simulated; and the pollutant flux contribution rate of Sunan Canal on main inflow rivers is quantified.The results indicate that Sunan Canal mainly influence the inflow rivers in the west of Taihu Lake, which is quantified as 23%.Sunan Canal contribute most to Taige Canal (42%) and then Caoqiao River (21%) .The pollutant flux contribution rate of Sunan Canal on South Taige Canal, Shedu River, Chendong River decrease successively from north to south.%为了解苏南运河对太湖主要入湖河流污染物通量的贡献，基于一维平原河网水量、水质数学模型，模拟计算了2011年受苏南运河影响的主要入湖河流的入湖污染物通量（ COD、氨氮、TN、TP），量化分析了苏南运河对主要入湖河流入湖污染物通量的电路板识别
贡献率。研究结果表明：苏南运河主要影响湖西区的太湖主要入湖河流，对湖西区主要入湖河流入湖通量的总体贡献率约为23％，其中对太滆运河的贡献率最大，约42％，漕桥河次之，约23％，对太滆南运河、社渎港、陈东港污染物通量的贡献率由北向南依次减小。冶金材料
【期刊名称】《水资源保护》
【年(卷),期】2015(000)005
【总页数】5页(P42-46)
【关键词】入湖河流;污染物通量;贡献率;苏南运河;太湖
【作 者】韦雨婷;逄勇;罗缙;王雪
【作者单位】道路交通事故社会救助基金管理试行办法河海大学环境学院，江苏南京 210098;河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室，江苏南京 210098;河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室，江苏南京 210098;河海大学环境学院，江苏南京 210098
【正文语种】中 文
【中图分类】X824
Key words： main inflow river; pollutant flux; contribution rate; Sunan Canal; Taihu Lake
随着太湖流域经济的迅猛发展,各类废污水排放量剧增,太湖水质污染已成为当地社会经济可持续发展面临的突出问题,水污染防治是太湖流域面临的一项重要任务
[1]。为确保太湖水质达标,除了对现状污染进行治理外,从源头减少向太湖排污也十分关键,必须保证各主要入湖河流水质达标。
级配砾石在污染物总量控制研究中,污染物通量的研究比污染物浓度更有价值
[2]。目前,太湖流域污染物通量的研究已取得了一定的成果,罗缙等
[3]利用全太湖流域平原河网水量水质模型及污染负荷模型,对太湖流域丰、平、枯不同典型年不同季节主要入湖河道污染物入湖量进行了全面系统的计算分析;陈亚男等
[1,4]以主要入湖河流之一——望虞河为研究对象,利用水量、水质计算模型,分析了望虞河各支流的污染物通量,确定了主要污染支流。然而,现有的太湖流域入湖河流污染物通量研究中未考虑上游输入河网对入湖河流污染物通量的影响。本文基于一维河网水量水质数学模型,模拟2011年苏南运河与太湖主要入湖河流构成的平原河网区污染物输送及其转化过程,计算分析受苏南运河影响的各主要入湖河流2011年的入湖污染物通量,在此基础上,量化分析苏南运河对各主要入湖河流污染物通量的贡献关系,以期为太湖流域污染治理提供参考依据。
苏南运河及太湖主要入湖河流研究区地处江苏省南部、中国经济发达的长江三角洲中部,北靠长江,南至太湖边界。苏南运河北起镇江谏壁,南至苏州平望,全长210km。苏南运河直接影响的太湖主要入湖河流有梁溪河、小溪港、直湖港、武进港,通过其支流武宜运河间接影响的太湖主要入湖河流有太滆运河、漕桥河、太滆南运河、社渎港、陈东港。
根据研究区域内水利工程实地调研结果,由于武进港、直湖港入湖闸门目前已被封堵,武进港、直湖港的污染物由原先经雅浦港汇入太湖变为目前经锡溧运河流入太滆运河,最终汇入
太湖,故认为武进港、直湖港的入湖污染物通量均为零;梁溪河流向常年向东流入京杭运河,全年入湖污染物通量为零;小溪港闸门长期封闭,开闸时从太湖往外抽水,全年入湖污染物通量为零。本文在分析苏南运河对太湖主要入湖河流污染物通量的贡献时不再考虑运河对武进港、直湖港、梁溪河、小溪港这4条入湖河流的影响,着重分析运河对湖西区太滆运河、漕桥河、太滆南运河、社渎港、陈东港5条入湖河流污染物通量的贡献情况。
2.1 模型基本方程
2.1.1 水量模型
采用一维模型模拟苏南运河及太湖主要入湖河流构成的平原河网区水流流态,一维模型描述河流水流运动的方程组是建立在质量及动量守恒定律基础上的Saint-Venant方程组
[5-8],其完全形式为
式中:
q为单位河流旁侧入流;
Q为河道断面流量;
A为过水断面面积;
B为河宽;
Z为水位;
v
x为旁侧入流流速在水流方向上的分量,一般近似为零;
1100.la K为流量模数,反映河道的实际过流能力;
α为动量校正系数,反映河道断面流速分布均匀性;
x为空间坐标;
t为时间坐标。
采用Preissman四点线性隐式格式对上述方程组进行离散。离散后,经过处理形成河网区统一的节点水位、流速线性方程组,其求解采用矩阵标识法,最终可求得河流各断面的水位及流量。
2.1.2 水质模型
水质模型采用一维河流水质模型,其基本方程为
式中:
C为模拟物质的浓度;
u为河流平均流速;
E
x为对流扩散系数;
K为模拟物质的一级衰减系数。
对流扩散系数是一个综合参数,包含了分子扩散、湍流扩散以及剪切扩散效应。而在水质数值模型中,对流扩散系数除了和物理背景相关之外,还和计算空间大小、时间步长等相关。水质模型通过以下经验公式来估算对流扩散系数:
欧阳智微
式中:
v是流速,来自水动力计算结果;
a和
b是设定的参数。
水质模型的边界条件可以由2011年太湖流域控制断面水质监测资料分析得到。
2.2 模型率定
2.2.1 水量模型参数率定
根据《长江流域水文年鉴(太湖区)》2011年逐日流量及水位监测资料,选取苏南运河及主要入湖河流平原河网区典型的水文站、水位站,采用试错法进行水动力模型参数率定,即根据各水文站、水位站实测的流量、水位资料,调试模型中各河道的糙率,使模型计算值与实测值相吻合。经过率定,苏南运河及主要入湖河流平原河网区的河道糙率为0.018～0.025。从图1和图2可知,模型计算值与实测值吻合较好,水位绝对误差平均约为0.02m,流量相对误差平均约为10.4%,故建立的水量模型能较为准确地模拟该河网区河流水流流态。
2.2.2 水质模型参数率定
根据苏南运河及主要入湖河流平原河网区污染源及水质污染的特点,即区域内主要污染源为生活污染,且主要超标因子氨氮、TN、TP的排放强度大,选择污染因子COD、氨氮、TN、TP作为水质模拟对象,采用2011年1—12月太湖流域控制断面水质监测资料进行率定,率定得到的COD降解系数为0.09～0.11d
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