1.3　主要研究内容

为了全面了解太湖水生态动力学的特征和规律,本书在前人工作的基础上进行进一步的研究,主要是将野外监测、室内物理实验和数值模拟实验相结合,对影响太湖富营养化的底泥的悬浮沉降性能、水动力特征、水质特征、富营养化特征等进行深入研究,旨在从不同角度、不同侧面了解太湖水生态动力学特征,并在实测资料的基础上,对太湖水生态环境进行数值模拟,从而能够为湖泊生态修复和揭示富营养化发生机理提供理论依据。主要研究内容有以下几方面。

(1)利用太湖多次的野外连续观测资料和多年常规监测资料,对太湖湖流和波浪特征进行分析。在实测资料的基础上,利用三维浅水模型模拟太湖在盛行风场影响下的流场特征;利用基于动谱能量平衡方程的SWAN波浪模型,在考虑实际水底地形、波浪折射、浅化、反射、破碎、湖流等条件下,对太湖盛行风作用下波浪的生消过程进行动态模拟;并将波浪模型和湖流模型耦合,分析湖流对波浪的影响。

(2)结合野外观测以及室内实验,确定太湖水动力模块的主要参数、参数的统计特征值,以及主要外部输入条件等,利用LHS抽样对太湖水动力数学模型进行参数及外部输入条件不确定性和敏感性分析。

(3)根据太湖实测资料,对太湖悬浮物和透明度的时空分布规律进行研究,分析影响太湖透明度的主要因子,并且分季节及湖域建立太湖水体透明度模拟方程;模拟水动力条件下太湖悬浮物在水体中的迁移扩散规律,在悬浮物模型中考虑波浪和湖流的综合影响,将床面层附近底泥的起悬量和沉降量分开处理,考虑近底水流中湍流脉动的随机特性,引入底泥的起悬条件,分别模拟夏季和冬季悬浮物在水动力条件下的迁移扩散规律。

(4)利用太湖水质实测资料,采用主成分分析法和相关关系法进行太湖水质的因子分析和时空变化规律分析,并采用水质数学模型对太湖水质进行模拟,研究外源性污染物的输入对梅梁湾湖域水质的具体影响。

(5)利用2000—2002年太湖各监测点的实测资料,建立太湖藻类生长的多元线性回归模型和人工神经网络模型。在考虑水动力条件、水质条件、底泥释放等因素的综合影响下,建立太湖藻类的水生态动力学模型并进行模拟研究。

(6)根据太湖湖体水环境功能分区结果,在湖体物质平衡分析的基础上,利用构建的太湖河网及湖体水量水质模型,计算各分区不同规划年水环境容量,同时进行污染物减排分配及湖体水环境改善效果分析,可为水污染防治提供重要的理论依据和技术支持。

(7)利用三维环境流体动力学模型(EFDC),研究引江济太调水工程对太湖富营养化的改善效果,研究风场和调水流量对太湖水环境效益的贡献;使用多目标优化方法,兼顾环境效益和经济成本,确定不同调水路线的最佳调水量及组合方式。