山地城市封闭水体氮磷敏感点识别方法的分析研究.pdf

Recognition method research on Nitrogen and Phosphorus sensitive spots in Closed Water of the Mountain Cities A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Professional Degree By Xia Hongwei Supervised by Prof. Hu Xuebin by Ass. Prof. Ai Hainan Pluralistic Supervised by SN ENGR Wang Xiangyong Specialty: ME （Architecture and civil engineering Field ） Faculty of Urban Construction and Environmental Engineering of Chongqing University, Chongqing, China May, 2015 中文摘要 摘 要 湖泊的富营养化问题是全球关注的湖泊热点问题之一，而水体中氮磷的含量 则是影响富营养化程度的主要因素。山地城市封闭水体除具有流动性差、水生态 系统简单、水环境容量小等特点，还具有水位深、受风生流扰动较小、存在温跃 层以及密度流等特点。水深、温度以及水流条件等因素，均对氮磷在水体中的分 布具有重要的影响作用。论文以位于山地城市重庆的龙景湖为研究对象，详细调 查了龙景湖的区域概况并评价了龙景湖水质及富营养化现状，探究了山地城市封 闭水体中总氮、总磷浓度与水深的响应关系，并通过EFDC 水环境模型对龙景湖 总氮、总磷分布特征进行了模拟，分析找出了龙景湖氮磷敏感点位置，建立了氮 磷敏感点识别方法。主要研究结论如下： ①根据龙景湖水动力条件等因素，将龙景湖分为A 、B 、C、D 、E 五个区域。 基于三年来对龙景湖的实测水质数据，对龙景湖水质现状以及富营养化现状进行 了分析。A 、B 、C 区总磷浓度在0.05mg/L~0.23mg/L 之间变化，其中10 月份至次 年2 月份，总磷浓度均在0.1mg/L 以上。D 、E 区总磷含量在秋冬超过了0.1mg/L 的标准。总氮含量A 、B 、C 区相对稳定，仅2 月份出现超标现象。D 区总氮含量 10 月至2 月存在超标现象，而E 区总氮含量则非常高，全年有一半的时间总氮浓 度高于 1.5mg/L。龙景湖全年平均TLI 指数为57.69，处于轻度富营养化状态，其 中6、7、9 以及2 月处于中度富营养化状态，平均TLI 指数为63.68 。 ②对龙景湖A 、B 、C、D 、E 五个分区中氮磷浓度与水深的响应特性进行了研 究。不同分区、不同采样时间以及不同水质指标之间，响应关系均存在差异。其 中，8 月15 日和9 月4 日龙景湖区域B 中水深与总磷含量的拟合曲线拟合优度值 最高，分别达到0.997 和0.992，响应关系最为明显。这可能是由于不同分区水流 环境不同、湖泊底泥类型存在差异、气温变化、风速风向改变、污染物在水中的 主要存在形态以及物质扩散系数等因素造成的。 ③在对扩散原理充分认识的基础上，基于费克定律扩散方程以及 Mike-Chang 扩散系数经验方程等科学定律和经验方程式，推导出污染物浓度与水温以及水深 − 之间的关系方程式 = 1 + ，并运用MATLAB （matrix laboratory ）矩阵 2 2 实验室进行二元非线性拟合，计算