湖泊营养盐通量平衡的三维数值模拟.PDF

Ｊ． Ｌａｋｅ Ｓｃｉ．（湖泊科学），２０１７，２９（４）：８１９⁃８２６ ＤＯＩ １０１８３０７／ ©２０１７ ｂｙ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌａｋｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 湖泊营养盐通量平衡的三维数值模拟∗ １，３ ２ １ １ １ ２∗∗ 邹　 锐 ，吴　 桢 ，赵　 磊 ，陈异晖 ，余艳红 ，刘　 永 （１：云南高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室，昆明６５００３４） （２：北京大学环境科学与工程学院，水沙科学教育部重点实验室，北京 １００８７１） （３：Ｔｅｔｒａ Ｔｅｃｈ，Ｉｎｃ． １０３０６ Ｅａｔｏｎ Ｐｌａｃｅ，Ｓｔｅ ３４０，Ｆａｉｒｆａｘ，ＶＡ ２２０３０，ＵＳＡ） 摘　 要：湖泊氮、磷通量是表征湖泊营养状态的重要指标，也是探究湖泊富营养化机制的重要途径． 通过氮、磷通量的计 － 算和质量平衡关系的分析，可以识别出在湖泊富营养化过程中起关键作用的过程．以三维水动力 水质模型为计算平台， 模拟湖泊水动力、水质的动态过程，并以模拟结果为基础核算湖泊氮、磷循环通量及其在氮、磷循环整体中的贡献，识别 湖泊氮、磷循环关键源汇过程的变化规律． 滇池是我国富营养化湖泊的代表，同时其半封闭特性为营养物质循环提供了 － 更为稳定的环境，以滇池为案例，基于前期校正和验证过的滇池水动力 水质模型来分析循环通量计算方法的适用性． 结 果发现，研究年度内滇池外海总氮的年总输入量（包括外源和内源）为７６２０．９２ ｔ，总输出量（包括出流、反硝化和沉降）为 ７６３７．３１ｔ；总磷的年总输入量为（包括外源和内源）４５０．２３ｔ，总输出量（包括出流和沉降）为４２９．５７ｔ，其中陆域输入是最主 要的氮、磷输入途径，而反硝化和沉降则是主要的输出过程． 相较于传统的质量平衡方法，通过三维模型计算所得的营养 盐通量平衡结果能更好地揭示湖体内所发生的氮、磷转化过程． 关键词：营养盐；通量；质量平衡；三维模型；滇池 Ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｙｃｌｉｎｇ ｆｌｕｘ ｏｆ Ｌａｋｅ Ｄｉａｎｃｈｉ：Ａ ｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｐ⁃ ｐｒｏａｃｈ １，３ ２ １ １ １ ２∗∗ ＺＯＵ Ｒｕｉ ，ＷＵ Ｚｈｅｎ ，ＺＨＡＯＬｅｉ ，ＣＨＥＮ Ｙｉｈｕｉ ，ＹＵ Ｙａｎｈｏｎｇ ＆ＬＩＵ Ｙｏｎｇ （１：ＹｕｎｎａｎＫｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ ＰｏｌｌｕｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆ ＰｌａｔｅａｕＬａｋｅ⁃Ｗａｔｅｒｓｈｅｄ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００３４，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） （２：Ｃｏｌｌｅｇｅｏｆ ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｈｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ ＷａｔｅｒａｎｄＳｅｄｉｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅｓＭｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａ⁃ ｔｉｏｎ，Ｐｅｋｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８７１，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） （３：Ｔｅｔｒａ Ｔｅｃｈ，Ｉｎｃ．１０３０６Ｅａｔｏｎ Ｐｌａｃｅ，Ｓｔｅ ３４０，Ｆａｉｒｆａｘ，ＶＡ ２２０３０，ＵＳＡ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｙｃｌｉｎｇ ｆｌｕｘ ｉｎｌａｋｅｓｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｌａｋｅｔｒｏｐｈｉｃｓｔａｔｅａｓｗｅｌｌ ａｓａｎｅｓｓｅｎｔｉａｌ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ． Ｋｅｙ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｙｃｌｉｎｇ ｃａｎｂｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｂｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｙｃｌｉｎｇｆｌｕｘｅｓａｎｄ ｍａｓｓｂａｌａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ，ＩＷＩＮＤ⁃ＬＲ，ａ３Ｄｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃａｎｄｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ ｍｏｄｅｌ，ｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｙｃ⁃ ｌｉｎｇｏｆｌａｋｅｓｉｎｔｈｉｓｓｔｕ