6.2.2.1 模型率定
在自然状态下,全面的湖流流态监测异常困难,由于湖泊的流速较小,常规的水流监测仪器难以保证流速监测的精度。尽管如此,湖泊水动力学的大量研究成果,可为数值模型的建立提供参考。大量的数值试验结果和现场经验表明,风力是湖泊水体运动的主要动力源,湖流流态与进出水流有很大关系。
图6.2.2 沙湖水下地形
图6.2.3 沙湖风生流场图(NNE风向)
图6.2.2和图6.2.4分别为沙湖和北湖水下地形图,图6.2.3和图6.2.5分别为由模型计算得到的沙湖(NNE风向)和北湖(SSE风向)的风生流场图。湖泊水动力学研究成果表明:在湖泊的深水区,沿水深方向的平均流速方向与风向相反,在浅水区则与风向相同。由图6.2.2和图6.2.3可以看出,沙湖南部区域为深水区,其水深平均的流速方向与NNE风向相反;沙湖北部区域为浅水区,其水深平均的流速方向与NNE风向相同;由图6.2.4和图6.2.5可以看出,北湖中部区域为深水区,其水深平均的流速方向与SSE风向相反。综上表明,模型对沙湖和北湖的风生流场的模拟结果符合以上结论,说明建立的水动力学模型能较好地模拟湖泊的流场。
图6.2.4 北湖水下地形
图6.2.5 北湖风生流场图(SSE风向)
以水动力学模型计算得到的湖泊流场作为计算湖泊水体污染物浓度场的基础,再考虑年污染负荷输入量,利用水质模型进行水质模拟计算。
下面利用各湖泊的水质监测数据对水质模型进行率定和验证。东湖、严西湖和北湖利用2007年的资料进行率定,2008年的资料进行验证。沙湖则采用2008年的资料进行率定,2007年的资料进行验证。本书依据水质监测数据、全年逐日入湖径流、泵站逐月排水总量、全年入湖污染物总量及相应的气象资料进行模型参数的率定。各湖水质监测点的位置见图6.2.6。
6.2.2.2 模型验证(www.xing528.com)
1.边界条件
分别利用沙湖2007年监测资料和东湖、严西湖和北湖2008年的资料对模型进行验证,在水动力模型模拟湖泊流场和相应的水质监测资料的基础上,对东湖和沙湖的水质指标的月变化过程进行计算。
2.计算结果分析
东湖和沙湖各监测点的实测数据及其计算结果见表6.2.1~表6.2.4。模型计算结果表明,数值模拟东湖水体三项水质指标的相对误差范围分别为:COD10%~28%、TN 12%~32%、TP15%~34%;沙湖水体三项水质指标的相对误差范围分别为COD8%~25%、TN27%~34%、TP14%~32%;严西湖水体三项水质指标的相对误差范围分别为COD15%~27%、TN17%~32%、TP12%~30%;北湖水体三项水质指标的相对误差范围分别为COD15%~34%、TN12%~23%、TP18%~34%。模拟计算结果基本上能反映实际湖泊水体指标的变化特征,建立的湖泊水环境模型可以用于湖泊水量和水质数值模拟计算。
图6.2.6 沙湖、东湖水质监测点位置
表6.2.12008 年东湖计算结果统计表
表6.2.2 沙湖计算结果统计表
表6.2.3 严西湖计算结果统计表
表6.2.4 北湖计算结果统计表
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