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作为城市水环境重要组成部分的城市湖泊,能够产生良好的生态、社会、环境和经济效益。然而水资源的紧缺和城市湖泊的不合理利用导致其水景观功能严重退化,水体污染严重。因此,有必要采取综合措施营造湖泊水景观,在增加城市湖泊观赏性的同时改善湖泊水质。 本文主要是针对西北地区城市湖泊水资源紧缺、湖泊相对独立闭塞、没有天然的河流对其补给以及水景观功能的退化等现状,研究了通过人工水力循环措施,使水体流动起来,在此过程中通过设计泄水建筑物来营造水景观,恢复城市湖泊的水景观功能。 通过对水体复氧理论的分析,估算了人工水力循环条件下的水体复氧量。以长乐公园湖泊为例,根据水力学基本原理,设计了符合长乐湖地形的水景观——阶梯式溶氧水景观,经溶解氧估算,水流经该水景观后溶解氧浓度可提升2~4mg/L;长乐公园每年可收集雨水22480m3,将Ⅳ号与V号湖泊设计成人工湿地净化处理系统,雨水经湿地处理后用于水景观的补给。 运用MIKE21软件中的水动力-水质耦合模型,将水景观下泄流量换算到湖泊进口,将此流量作为水动力模块的边界条件,并用估算出的阶梯式溶氧水景观的水体复氧量,作为水生态的溶解氧边界条件,模拟了湖泊水体水动力与水生态情况。计算结果表明:在增加补给水进口之后,A、B、c三点的流速有了很明显的提高,整个湖泊一起流动,清除了Ⅱ号湖泊的“死角”;相同溶解氧条件下,人工水力循环对湖泊整体的DO浓度只有微弱的改善:相同人工水力循环条件下,改变DO浓度,A点的DO浓度从刚开始的2.0mg/L增加到6.0mg/L,BOD浓度从从最初的9.0mg/L经过2小时后直接衰减到4.0mg/L。因此,利用阶梯式溶氧水景观的同时增大DO浓度可以有效改善湖泊水体水质。 人工水力循环为城市湖泊的水质改善提供了一条新途径,具有广阔的应用前景,对改善湖泊水生态环境具有重要的理论意义和应用价值。本研究也可为西北地区城市湖泊的水景观设计、湖泊水质改善及水资源的可持续利用提供参考。