基于MIKE21水动力模型的琵琶湖内循环方案

3结果与讨论

3.1两种方案下COD运输特性模拟

根据方案1和方案2，计算水深为2.5 m 和1.8 m 的两种浓度场，以此作为初始条件的浓度变化，添加不补水工况作为对照，计算结果如下。

(1)湖内平均水深2.5 m 的初始浓度场

模型计算结果表明，湖内CODcr 初始浓度在18~39 mg/L(图4)。琵琶湖沿岸截污工程实施，在不补水情况下(图5)CODcr浓度年平均值为20.7 mg/L。引水工程实施后(方案1，图6)，琵琶湖水质改善效果明显，CODcr 浓度年平均值减小至10.3 mg/L，仅在湖的下游出现高浓度污染物，湖中部最小。水泵抽水(方案2，图7)对琵琶湖水质的改善程度并不大，CODcr 年平均浓度维持在10.2 mg/L左右。由图8可知，引水工程对水质的改善作用具有一定的滞后性，在引水工程实施8 个月后，CODcr 浓度较不补水情况下的明显下降。

图8 COD浓度变化过程

表3 COD年平均浓度

(2)湖内平均水深1.8 m 的初始浓度场

模型计算结果表明，湖内COD 初始浓度在20~60 mg/L(图9)。与湖内水深为2.5 m时相比，由于初始浓度更高，不补水情况下年平均浓度增大至23.1 mg/L(图10)，为IV 类水。方案1、2 下的COD 年平均浓度(图11和图12)分别为10.9、10.8 mg/L。COD 浓度的时空分布特征与水深为2.5 m 时的一致(图13)。

图13 COD浓度变化过程

表4 COD年平均浓度

3.2两种方案COD浓度差评价

方案2 与方案1 相比，CODcr 浓度变化量在-0.75~0.75mg/L，呈上游水泵附近浓度增加量最大，下游水泵处浓度减少量最大，且湖东侧浓度增加量大于西侧，这是由于下游泵站抽来的高浓度(湖出口附近)水在逆时针沿岸流作用下沿右岸向下游输运，湖中部浓度等值线趋于与岸线平行。

由于下游污染物浓度高于上游，加设循环水泵站后，由下游泵站抽得的高浓度水输入上游，反而增加了上游的污染物浓度。水泵的设置虽减小了下游浓度，但导致湖上游浓度增加，并没有起到明显降低湖内污染物浓度的作用。

3.3经济分析

对两个方案的工程建设费和年运行成本进行经济分析(表5)，结果表明方案2的工程建设费以及年运行成本均高于方案1。

表5 方案经济性比较

4结论

通过MIKE21水动力模型计算，以COD为例，加设内循环水泵站对琵琶湖水域水质的改善程度较为有限，仅对下游水质起略微改善作用。从方案1来看，生活污水纳管和互惠河引水工程措施保证琵琶湖水域水深2.5 m显著提高琵琶湖水质。另增加内循环泵站，需额外增加、初期投资和运行费用。因此，综合考虑工程效果和工程造价，推荐实施方案1。

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