Page 87 - 2021年第52卷第10期

的主要水质过程包括大气复氧过程、光合作用产氧过程、植 库区地形
物呼吸氧气消耗过程、BOD 降解过程、底质耗氧过程、BOD 75
70 高程/m
降解过程、硝化反硝化反应过程、磷的迁移转化过程等。 65 ＞7.5
5.0~7.5
在水动力学边界条件方面，在水库库尾处给定水库日均 60 2.5~5.0
55 0.0~2.5
精度的实测水位过程，在下游坝址处给定日均精度的下泄流 50 -2.5~0.0
量过程；在水温边界条件方面，在水库库尾处给定实测月均 45 -5.0~-2.5
-7.5~-5.0
入库水温数据；在水质边界条件方面，在水库库尾处给定实 网格数 40 -10.0~-7.5
35
-12.5~-10.0
测月均入库水质数据，主要指标包括 BOD、叶绿素 a、溶解 30 -15.0~-12.5
25 -17.5~-15.0
氧、氨氮、硝酸盐氮及磷酸盐等；在气象边界条件方面，给 20 -20.0~-17.5
-22.5~-20.0
定库区周边实测小时精度气象数据，主要指标包括气温、降 15 -25.0~-22.5
10 -27.5~-25.0
雨、相对湿度、风速、风向等。 5 ≤-27.5
2.2.2 数学模型参数率定 根据大黑汀水库 2017、2018 年 0
0 10 20 30 40
实测库区坝前垂向水温及溶解氧数据，选取 2017 年 8—11 月 网格数
及 2018 年 4—11 月作为模型参数率定及库区缺氧区数值模拟 图 1 大黑汀水库库区模型地形
时段。率定后的计算结果与实测数据对比作图见图 2、图
3，各月水温及溶解氧模拟结果与实测数据间的平均误差率计算见表 1。通过对比可知，模型计算结
果符合实测数据分布状况，能够准确反应库区热分层、氧分层及缺氧区演化规律特征。

表 1 模型水温及溶解氧模拟结果与实测结果误差率统计

日期 水温 溶解氧 时间 水温 溶解氧
2017.8 6.69% 17.15% 2018.6 17.79% 24.00%
2017.9 5.39% 23.06% 2018.7 8.89% 12.42%
2017.10 6.51% 29.54% 2018.8 3.21% 4.95%
2017.11 0.92% 2.91% 2018.9 1.96% 20.32%
2018.4 4.78% 2.20% 2018.10 2.61% 15.07%
2018.5 7.37% 3.18% 2018.11 5.81% 4.91%

3 结果与讨论

3.1 大黑汀水库缺氧区时空演化过程分析 根据对水库 2010 年至 2017 年库区水位及下泄流量过程数

据分析，在 2017 年调度过程中，水库汛前调度径流量属于多年平均水平，汛期调度径流量属于相对
较低水平（7 月下泄总径流量 0.35 亿 m 、8 月下泄总径流量 1.02 亿 m ）。在这种调度情形下，能够较清
3
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晰的体现水库在相对静水条件下（动力学干扰相对较小）缺氧区（水体溶解氧含量＜2.0 mg/L 的区域）的
发生发展过程，因此利用模拟的 2017 年溶解氧计算结果对水库缺氧区连续演化过程进行分析。将水
库缺氧区自产生至结束时的分布范围按每 10 d 作图见图 4。同时统计各个时间段的缺氧区延伸长度、
缺氧区面积等见图 5。
通过数据分析可以看出，在热分层、水质状况、气象条件等因素的共同作用下，水库在年内的
缺氧现象较为严重。水库的缺氧区持续时间接近半年，基本覆盖了热分层的全部过程时段。同时水
库出现缺氧的规模较大，从数据可以看出，不论是缺氧区的延伸长度还是发生缺氧的库区面积在稳
定期的 8 月份均达到了 60%左右（延伸长度占全库回水长度的 57.87%、缺氧面积占全库水面面积的
62.44%），即在年内的 8 月份，大黑汀全库约有 2/3 的区域出现了缺氧现象。作为引滦入津的源头水
库，如此大规模的缺氧区分布将会对供水水质造成极大的安全隐患。
3.2 大流量调度条件对大黑汀水库缺氧区的抑制效果分析 根据本文前述内容，若要改善水库滞温
层水体的水质状况，提高库区底部水体溶解氧含量、抑制水体缺氧区的范围至关重要。但从水库缺

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