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金山湖是镇江市的城市发展中心区-北部滨水区的核心区域,其作为镇江市的应急备用水源地,金山湖水质也将直接关系到镇江市70余万人饮用水安全。因此,金山湖水质保持技术的研究是解决金山湖饮用水安全问题的关键。 本文基于金山湖水系水质、水量等调研资料,采用单因子和多因子评价法分析和评价了金山湖湖区整体污染状况,采用主成分分析法确定了污染严重区域的主导环境因子,为金山湖水质模型的构建提供理论基础。同时,本文以金山湖水系多闸坝调度技术为核心,构建了镇江城区环境条件下金山湖WASP水质模型,并分析了金山湖引水、换水调度方案下的水质模拟结果,明晰了引水和换水调度模式下对金山湖水质保持的影响,形成了基于水质保持的坝、闸、泵站联动的调度技术方案。 (1)采用单因子和多因子评价法对金山湖区域整体污染状况进行分析,结果表明金山湖水质在汛期好于枯水期,丰水期大多数区域可达到Ⅲ类水的标准;引航道和焦南坝监测点位水质较好,而近城区的虹桥港监测点位的水质状态最差,呈现“轻度富营养—中营养—轻度富营养”的变化趋势;采用主成分分析法对虹桥港监测点监测结果进行主成分分析,结果显示,溶解氧,总磷和氨氮三个环境因素是金山湖水体富营养化的主要影响因子。 (2)构建了金山WASP水质模型,并对模型参数进行了率定,其主要参数为:20℃反硝化速率为0.09 day-1,20℃硝化速率为0.13 day-1,20℃复氧速率0.4day-1。进行模型的适用性研究,包括水质指标误差分析和参数灵敏度分析:水质指标误差分析中模型计算结果与实际监测值存在误差较小,参数选值较为合理,具有可行性;对Segmnt4(焦南坝)进行参数灵敏度分析,发现大气复氧系数对于溶解氧DO的灵敏度最高,其次是流量,水温对DO的灵敏度较低。 (3)研究了多闸坝联调对金山湖的水质水量平衡关系的影响,分析了COD、NH3-N和TP浓度在不同水位、不同换水条件下随引水量及静置时间的变化过程。同时,将构建的金山湖水质模型应用于金山湖闸坝联合调度研究,分析了不同调度方案下的污染物浓度变化状况,明确了满足金山湖水质保持的基本要求引水和换水调度模式。综合考虑水质改善和能源节约的要求,引航道闸和焦南闸联合调度模式宜作为金山湖引水调度的优先选择模式,引航道闸、京口闸和焦南闸联合模式能在最短的时间内达到最优的换水效果,以此为最优化调度方案的制定提供进一步研究的依据。