:1006-0081(2014)12-0030-04平原河道型水库水环境承载力计算及分析卞俊杰1贾建伟1羊瑞2纪风强3(1．长江水利委员会水文局，湖北武汉430010;2．河海大学环境学院，江苏南京210098;3．天津城建设计院有限公司，天津300122)摘要:以东部平原新沭河太平庄闸至三洋港挡潮闸段河道型水库为例，针对河道型水库的水文、水力条件等基本特征，运用基于非均匀分布系数的水环境承载力计算方法开展计算。通过建立河道型水库二维非稳态水动力水质耦合模型，动态模拟其水体流量水质时空的变化过程，分别求取库区逐月非均匀分布系数，并运用修正后的承载力算式进行求解。计算结果为水资源的合理开发利用提供技术支撑。关键词:平原河道;河道型水库;水环境;承载力;计算分析中图法分类号:TV697文献标志码:ADOI:10.15974/jki.slsdkb.2014.12.0131项目概述水环境承载力能够反映污染物在环境中的迁移、转化和积存规律，也能反映水环境在满足特定功能条件下对污染物的承受能力;它是水污染总量控制的一个重要参数，其大小与水体特征、水质目标及污染物特性有关。不同类型的水体如河流、湖泊和水库，其水环境承载力的计算方法也不尽相同。随着我国社会经济的发展，为了满足不断增长的用水需求，沿海地区入海河流河口多建有挡潮闸。挡潮闸不仅可以防止海水咸潮上溯并入侵河流，提高上游河道防洪行洪的能力，而且还可以拦蓄淡水资源，形成河道型水库。河道型水库具有河流与水库的双重特征，其库长都大于水深和水面宽度;在枯水期，由于河道上游来水较少，水库处于高水位运行，因此会呈现出水库和湖泊的特征;在洪水期，因防洪需要，水库以低水位运行，来水量基本等于泄流量，此时呈现为河道的特性。以东部沿海新沭河太平庄闸至三洋港挡潮闸段河道型水库水体为例，在充分考虑所研究区域水体基本特征的前提下，采用非均匀分布系数的水环境承载力计算方法开展数学计算。首先建立河道型水库二维非稳态水动力水质耦合模型，动态模拟水体水流的水质时空变化过程，分别求取库区逐月非均匀分布系数，并运用修正后的承载力计算公式求得库区水环境承载力。2计算方法2．1研究区域新沭河是沭河的重要支流，从山东临沭县大官庄至连云区临洪口入海处，全长78km。新沭河河口建有三洋港闸，其上游12．68km处建有太平庄闸，两闸不仅可以阻挡海水咸潮上溯，还可形成河道型水库，以实施联合调度。根据工程运用规划，三洋港挡潮闸在汛期开闸泄洪，非汛期关闸挡潮、蓄水;在非汛期，太平庄闸至三洋港闸之间正常蓄水位为2．5m，蓄水量为1200万m3。2．2基本计算公式污染物质在水体中的迁移转化与河流的河道地形、水文条件等密切相关，在新沭河现状水文条件下，水体中污染源的时空分布不均匀，致使污染物质在空间分布以及迁移转化过程中会产生差异，导致污染物在水体中不能完全混合。为此，运用二维非稳态水流水质模型来求解库区非均匀分布系数，从而计算出两座闸门之间河段的水环境承载力。鉴于太平庄闸至三洋港闸之间水体污染物质分收稿日期:2014-09-30作者简介:卞俊杰，男，长江水利委员会水文局，工程师．---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---L0n布存在差异，因此采用了非均匀分布系数法的水环境承载力计算方法，即可表达为q+f(q)+g(q)=b(q)(6)U=86．4［ΣQi(Cs－C0)+αKVCs+q(Cs－C0)］(1)式中，U为水环境承载力，kg/d;α为非均匀分布系3txy式中，q为守恒物理量;f(q)，g(q)分别为x，y方向的通量;b(q)为源汇项。基于有限体积法框架，将上述方程进行离散求数;Qi为上游来水的入库流量，m/s;Cs为水质标准解，定义矩阵F(q)=［f(q)，g(q)］T，在任意形状的(Ⅲ类水，以COD计)，mg/L;C0为上游来水水质浓度，mg/L;CL为旁侧入流水质初始浓度，mg/L;V单元Ω上进行积分散度。经推导即得m为水体体积，m3;K为COD综合降解系数，d－1;q为旁侧入流流量，m3/s。dqdt=－∑j=1fj(q)Lj+A·b(q)(7)3建模及参数选取3．1基本控制方程式中，A为Ω的体积;m为单元边总数;Lj为单元第j边的长度;T(Φ)－1为坐标旋转逆变换矩阵;f(q)为法向通量，可通过求解一维黎曼初值问题中的外法向数值通量fLＲ得到，表...