泥沙水质模型及其研究进展.doc

1、泥沙水质模型及其研究进展摘要：通过总结泥沙污染物的相互作用机理，对某类污染物（重金属，氮磷等）不同泥沙模型的优缺点以及适用范围进行了评价分析，进一步揭示污染物在水体、悬浮泥沙、底泥之间迁移转化的机理，并总结了泥沙水质模型的研究进展。 关键词：泥沙水质模型研究进展 中图分类号：TV851 文献标识码：A Sediment Water Quality Model and Its Research Progress Ding Juan1 (1. School of River and Ocean Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqin

2、g 400074, China) Abstract: Through summarizing the interaction mechanism of sediment pollutants, the advantages and disadvantages and the application scope of different sediment models about certain pollutants (heavy metals, nitrogen, phosphorus) are analyzed and evaluated. Mechanism of pollutants t

3、ransporting and transferring in water, suspended sediments and bottom sediments is further revealed. The research progress of sediment water quality model is summarized. Key words: sediment; water quality model; research progress 随着时代经济的快速发展和现代化建设的不断推进，水污染已经成为了一个不可忽视的环境问题，特别是针对水体底泥中的污染物，在不同的水文条件下，可能

4、会重新释放到上覆水中，造成水质的污染。泥沙水质模型便可预测底泥污染物在水体中的迁移转化规律，为污染物的防治提供参考。 1 泥沙与污染物相互作用机理 在江河水环境系统中，污染物存在于水环境中并附着在泥沙中，所以泥沙的运动将直接影响水体的生态条件以及污染物的迁移转化。其中，泥沙与污染物相互作用对环境的影响主要表现在两个方面，一方面，水体中的泥沙颗粒能够通过自身的吸附作用把各类污染物聚集到一块，并且在一定的条件下沉降并分散到河床底部，使得水体中的污染程度降低；另一方面，当水体的水文条件发生改变时，这时的底泥将会充当一个污染“源” ，并且沉降到底泥中的污染物会被重新释放到上覆水中，造成水体的二次污染。

5、 总的来说在考虑河流中污染物对流扩散和分子传质等物理迁移的基础上，与泥沙相互作用主要表现为三个过程：（1）溶解态污染物在悬浮颗粒上吸附解析；（2）污染物沉降以及冲刷再悬浮；（3）底泥污染物的释放过程。以上过程是相互作用、同时发生的综合体现，割裂了与泥沙颗粒的相互作用，便不能正确的理解和描述污染物在底泥中迁移转化的过程。可见，污染物在水环境中的迁移转化、归宿和泥沙运动有着比较密切的联系1。 2 泥沙水质模型研究进展 泥沙水质模型是一种理论计算预测方法2，它利用计算机，以数学和计算流体力学理论为支撑，对水流和泥沙及其它一些物质输运现象通过巨细的局部近似求解来达到模拟实际的效果，有时也形象地称为“数

6、值实验室” 。泥沙数学模型与计算机的发展和数学理论的研究是密切相关的，但由于泥沙运动的复杂性，导致泥沙模型基本方程参数的不确定性，所以必须运用半经验理论或做出某些假设来使问题得到完善，因此，就产生了各类泥沙水质模型。 针对重金属在河流水体中的模型研究，随着研究的不断深入和模型的不断发展，将重金属污染物在河流中的运动过程细化为在水体中存在的各种形态，即分成溶解相、悬浮相和底泥相，针对各相态分别建立子模型后再进行耦合的这种分析方式成为了一个比较好的研究手段。由林玉环，等3提出了一维重金属形态模型，用于模拟水体中重金属的存在形态包括水溶态、颗粒态和底泥、悬浮物态；并且以乐安江水体中铜污染作为实例对模

7、型进行验证，现场调查分析与计算结果的数据进行比对，结果基本吻合，表明此模型是准确合理的，并且能够反映了河流的实际状况。但此模型采用经验关系来描述泥沙运动的各种状态，对于比较复杂的环境过程的模拟，是比较困难的。 氮磷污染物是导致水体中富营养化最主要的因素，在水体中，氮磷污染物呈现出不同的存在形态，针对这类污染物的迁移转化模型。Parmeshwa L Shrestha4将水体中磷分为溶解态和颗粒态两部分，建立了磷迁移模型。该模型通过底泥浓度的变化值确定了磷在水体中沉降及再悬浮的量，虽具有一定的理论性，但冲刷扰动也是导致底泥释放的一个重要因素，该过程使得吸附在泥沙颗粒上的磷解析出来，释放至上覆水造成

8、水质的污染，该模型的一个不足之处正是忽略了底泥的冲刷，所以在今后的研究中，应综合考虑各方面的影响，建立更为完善的水质模型。 3 结论 随着模型研究的不断发展，能够同时考虑到污染物的吸附解吸理论、沉降再悬浮以及底泥释放等理论成果，建立综合模型势必将是今后泥沙水质模型的一个重要的发展趋势，目前这样的综合模型还不多。由于含沙量的变化所导致水体中污染物浓度变化的转换系数的确定较为复杂，难以获得，同时由于水体及底泥中污染物的浓度随着时空的变化不断变化着，与之相关的沉降再悬浮量以及底泥释放量也随着外界条件的不同并不是固定不变的，基于这几点在模型中还需完善。 参考文献: 1 何用,李一天,郜会彩,等.泥沙污

9、染水质模型研究J.四川大学学报,2004,36(6):12-17. 2 万远扬,金中武,黄仁勇.泥沙模型研究述评与前景展望J.南水北调与水利科技,2006,4(1):48-56. 3 林玉环,李琪.河流水体中重金属形态模型研究J.环境化学,1992,11(6):35-42. 4 Parmeshwa L S. An integrated model suit for sediment and pollutants transport in shallow lake J. Advances in Engineering Software, 1996, 27:201-212. 作者：丁娟（1989-） ，女，重庆交通大学，学生，在校硕士研究生，水处理理论与技术.