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基于Mike11的汉江中下游水质模型构建

王庆改赵晓宏杨木水吴文军李时蓓吴波

（国家环境保护总局环境工程评估中心环境质量模拟重点实验室，北京100012）

摘要：由于工农业的快速发展，近年来汉江中下游水质趋于恶化，主要表现在水体中氮、磷等

营养物质增加，水体富营养化加剧等问题。为了促进湖北省汉江中下游流域的经济、社会与环

境的协调发展，应用MIKE11的RR模型、HD模型、AD模块、ECOLab模块，建立了汉江中

下游的降雨径流模型、水动力模型和水质模型，应用该模型可动态模拟汉江中下游的化学需氧

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量(CODcr)、生化需氧量(BOD)、氨氮、硝酸盐氮、磷和溶解氧（DO）等的运移转化过程，

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预防水华等重大污染事件发生，为未来政府管理决策提供依据。

关键词：汉江；水质模型；Mike11

1概述

汉江水资源丰富，是湖北省重要的饮用水源和工农业用水水源地，其上游丹江口水库是南

水北调中线工程的水源地，汉江水环境质量的优劣直接关系到人民安居乐业和社会经济发展等

重大问题。然而，近年来汉江中下游水质趋于恶化，汉江干流自上而下有污染逐渐加重的趋势，

襄樊以上河段能满足国家地面水环境质量标准中的Ⅱ类水质要求，而钟祥以下河段基本上为Ⅲ

类水体，有的断面水质甚至只能达到Ⅵ类水体要求，且汉江水质污染状况有逐年加剧的趋势。

汉江支流由于水量小、自净能力差，水质污染状况更为严重。在按规定设置的11个水质监测控

制断面中，水质良好达到Ⅰ-Ⅲ类标准的断面占45.5%，水质受污染为Ⅳ类、Ⅴ类的各占18.2%；

水质污染严重为劣Ⅴ类的占18.2%。为了保证在南水北调的情况下，促进湖北省汉江中下游流域

的经济、社会与环境的可持续发展，应用MIKE11的RR模型、HD模型、AD模块、ECOLab模

块，建立汉江中下游的降雨-径流模型、水动力模型和水质模型，模拟汉江中下游的化学需氧量

(CODcr)、生化需氧量(BOD)、氨氮、硝酸盐氮、磷和溶解氧（DO）等的运移转化过程，预防

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水华等重大污染事件发生，为未来政府管理决策提供依据。

2降雨径流模型建立

2.1数据获取

降雨径流模型所需输入数据包括气象数据、水位和流量数据（用于模型率定和验证）、流域

参数和初始条件定义。基本的气象数据有降雨时间序列、潜在蒸发时间序列。收集到的降雨资

料主要包括1987年和2003年15个气象观测站的实测资料，所有站均位于汉江流域中游。收集

到的蒸发资料包括1986年和1987年2个站的实测资料，位于汉江流域中游。下游缺乏实测资

料。收集到的1987年径流资料主要有新店铺、高天和开封的实测资料，收集到的2003年径流

资料主要有新店铺、高天两站的实测资料。

2.2汉江中下游子流域划分

根据汉江中下游不同区域的集水特性，汉江中下游的流域范围在模型中被划分为14个子流

域，如图所示。各子流域面积及实测径流信息在表中给出。子流域面积通过软件建立

11GIS

拓扑关系计算得到。

2.3模型建立

2.3.1模型率定

MIKE11RR模型为概念性、集总型模型，所有参数都有一定的物理概念，但由于各参数值

反映的是各子流域的平均条件，无法通过实测获得，必须通过与实测径流资料比较估计参数值，

因此必须进行率定。根据所掌握的资料情况，将1987年作为率定年，2003年作为验证年。根

据1987年降雨、蒸发和径流资料，分别对三个有实测径流系列的子流域（C1、C2、C3）进行

了率定，结果见图2～4。

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表1子流域信息

名称面积(Km2)河流水文站

C110，470新店铺

C27，891郭滩

C33，972开峰峪

U13，605

U21，588

U35，7