论文摘要
伴随着社会经济的日益发展,水资源和水环境的问题也日益突出。通过水量水质模拟,对水资源进行优化配置并进一步对水环境进行规划管理正成为国内外水科学研究的热点。研究区的概况、水文和水质等资料是水量水质模拟的基础,然而,一些规模较小但对当地水资源水环境影响较大的河流的相关基础资料严重缺乏,如何在研究区相关资料匮乏的条件下对其水量水质进行相关的模拟存在较大的困难。本文以江宁区牛首山河流域为研究区,在总结国内外相关研究进展的基础上,以水文学等学科的理论为基础,通过资料收集、野外实地采样调查、室内实验,结合地理信息系统和遥感技术等,初步探讨了无资料地区的水量水质模拟方法,并构建了牛首山河流域的水量水质模拟模型。首先,确定了流域边界。本文以江宁区牛首山河流域为例,下载牛首山河及其周边精度为30m的STRM数据,借助Global Mapper软件平台制作了地形等高线,分析研究区的流域地形特征并提取流域理论边界,通过实地考察对提取的边界进行修正,确定了流域边界范围以及面积,计算得出流域的面积为47.6km2。其次,研究了流域的产汇流计算模型。根据研究区的特点,结合实地考察,划定研究区各泵站的控制范围,将研究区按照水面、水田、旱地、建设用地四类土地利用类型进行了分类,结果显示：流域的主要土地利用类型为建设用地和旱地,其面积分别为25.93km2和12.49km2,占总面积的54.5%和26.3%。依据下垫面状况的不同,产流计算划分为水面、水田、旱地和建设用地四种产流计算模式。模拟了2005年、2006年、2012年和2013年1-4月的产流量,结果显示：不同年份产流量存在差别,同一年份不同分区的产流量也不同,其中,河流源头区产流量最大。模拟了出水口断面的流量并将其与实测计算流量相对比,结果显示：模拟流量曲线和实测计算流量曲线吻合度较高,且模拟与实测的日平均流量值均为0.35m3/s,模拟结果准确。然后,选取高锰酸盐指数、氨氮（NH3-N）总氮（TN）和总磷（TP）四项指标按照单因子指数和模糊综合评价两种方法对河流水质进行评价分析。从单因子指数评价结果分析,牛首山河的主要污染因子为氨氮和总氮,采样点2、6即前河泵站和何魏泵站水质严重超标,污染严重；模糊综合评价结果分析,采样点2、3、6、10的水质较差,其中采样点2、6水质最差。评价结果分析,牛首山河水质污染呈现出从上游到下游逐渐加剧的趋势。最后,将牛首山河概化为4个断面,构建牛首山河的一维多河段水质模型。通过计算得出牛首山河高锰酸盐指数、氨氮和总磷的衰减系数分别为：0.0559dd1、0.0171d-1、0.0212 d-1,结果合理。模拟了2013年1—-4月的河流水质,4个断面的浓度曲线变化趋势高度一致,其中,断面1的部分天数3种污染物的浓度超出水环境功能区标准值。