“引黄水”在北大港水库蓄存期间水质咸化研究及其数学模型

• 作 者: 孙增峰
• 机 构: 南开大学
• 出 处: 南开大学
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: 北大港水库 水质咸化 模拟试验 氯离子总量衡算 水质数学模型

在历次的“引黄济津”工程中，“引黄水”通过北大港水库调蓄后再向天津市供水时，水质咸化问题都非常严重。例如，2001年“引黄济津”的调蓄水中就有1亿m3因为水质咸化和有机污染问题而被弃用，不仅造成数亿元人民币的损失，而且也造成了水资源的巨大浪费。
针对“引黄水”在北大港水库蓄存期间水质咸化问题：首先就北大港水库水质咸化原因进行了定性分析，其影响因素主要有蒸发浓缩作用、土壤传质作用、水库原存底咸水混合作用，以及地下水、海水入侵、大气沉降等。为了模拟北大港水库蓄水的过程，进行了现场中试模拟试验，试验得出模拟水池的水量变化及氯离子浓度变化情况，并对模拟水池各种水损失进行了定量计算；根据物质总量守恒、动量传递和质量传递理论，以及对模拟水池水中氯离子总量衡算，建立了模拟水池水质咸化的数学模型。
在对北大港水库的边界条件研究后，选定了北大港水库水质咸化的基本数学模型，即完全混合的箱式水质模型；通过对北大港水库水中氯离子总量衡算以及中试试验数据的拟合，得到北大港水库水质咸化速度的数学表达式；通过计算得出：当“引黄水”在北大港水库内蓄存到预定的时间时，水中的氯离子含量超过地表水Ⅲ类水质要求(即不能作为饮水的水源水)，由此说明对北大港水库进行改造的必要性。在假设水质及供水时间都满足要求的情况下，拟定了北大港水库修正后的水质咸化数学模型；根据此数学模型所需满足的边界条件，反算出北大港水库的一些参数，进而得出解决北大港水库水质咸化问题的改造建议。