《湖庫水環(huán)境數(shù)值模型構建技術規(guī)范（征求意見稿）》編制說明

《湖庫水環(huán)境數(shù)值模型構建技術規(guī)范》 1 3三、標準編制原則和主要內(nèi)容 4 5 5 5 5 5 5 51自然環(huán)境下的湖庫水體，特別是具有污染型沉積物的湖庫水體，在年內(nèi)熱分層期間將在底層水體及缺氧環(huán)境下產(chǎn)生嚴重的水污染問水體熱分層廣泛存在于自然界中，湖庫的這種穩(wěn)定的水溫分層結(jié)構將會使原有水體在物理、化學性質(zhì)及水生生物特征及分布上出現(xiàn)較為明顯的變化。其中溶解氧是受到影響最為明顯且最為重要指標之一。在湖庫水體熱分層期間，溫躍層（Thermocline或Metalimnion）阻止與上層水體的大氣復氧及光合作用產(chǎn)氧作用隔離開來，滯溫層水體內(nèi)部的溶解氧在有機質(zhì)分解和底部沉積物耗氧反應的共同作用下逐漸消耗，最終在湖庫下層水體形成穩(wěn)定的缺氧區(qū)域（Anoxiczone）。在夏季，深水湖庫在滯溫層出現(xiàn)缺氧區(qū)是十分常見的現(xiàn)象。對于水體富營養(yǎng)化程度較高、底部沉積物污染較嚴重的水體，有機質(zhì)含量及沉積物的污染狀態(tài)是導致水體在分層期底部溶解氧消耗的重要主導因素，也是導致水體底部出現(xiàn)穩(wěn)定缺氧區(qū)的主要原因。缺氧區(qū)將通過一系列的生物化學過程導致湖庫底部水體的水質(zhì)下降，沉積物在缺氧狀態(tài)下將釋放氨及磷酸鹽（內(nèi)部污染負荷釋放），加重湖泊的富營養(yǎng)化。在原好氧條件下被吸附和沉淀的磷將被釋放進入水體，導致沉積物中的磷向水體內(nèi)部擴散。對于水體中的氮元素，在水體溶解氧含量充足的2作用將占據(jù)主導地位。一方面水體內(nèi)的氨氮向硝酸鹽氮的轉(zhuǎn)化反應受N2O和N2的同時，還會在硝態(tài)氮異化還原成銨及有機氮的氨化作用下繼續(xù)生成氨氮，增加水體內(nèi)氨氮濃度。沉積物在缺氧環(huán)境下還可以釋放金屬類元素（例如鐵和錳）和其他還原化合物（例如硫化物），這些化合物將明顯降低水體環(huán)境質(zhì)量。鐵、錳均為典型的對氧化還原十分敏感性的元素，還原條件下很容易由沉積物釋放進入到上覆水體中。在水體溶解氧充足的情況下，好氧環(huán)境將在一定程度上抑制鐵、錳元素的釋放量。在缺氧區(qū)造成局部水體水質(zhì)下降的情況下，水體內(nèi)的水生生物環(huán)境將受到較大影響。我國湖庫水體大部分均具備供水功條件造成的局部水體水質(zhì)惡化將對湖庫水體供水功能造成嚴重影響。湖庫底部水體將會聚集大量的污染物質(zhì)和缺氧水體。在夏秋過渡期間，氣溫逐漸下降，水體表層混合層（Epilimnion）水溫下降，與滯溫層水質(zhì)及水生態(tài)系統(tǒng)健康。3因此，湖庫水體在穩(wěn)定熱分層引起的水體缺氧現(xiàn)象將對水體水質(zhì)合過渡期的水體水質(zhì)帶來較大的水環(huán)境惡化風險。開展大型湖庫水環(huán)境數(shù)值模擬，能夠從機理層面上對湖庫水體熱分析、缺氧區(qū)、污染釋放過程的形成演化規(guī)律形成更為深刻的認識，對缺氧區(qū)和水質(zhì)演化的時空演化過程進行更為清晰的定量化描述與預判，這對于提高湖庫水體生態(tài)環(huán)境保護運行管理水平、抑制湖庫水體重大水質(zhì)問題、保持湖庫健康運行、改善水體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。鑒于當前湖庫水環(huán)境數(shù)值模擬形式多樣、方法各異，行數(shù)值模擬的流程并不統(tǒng)一規(guī)范，通過制定《湖庫水環(huán)境數(shù)值模型構建技術規(guī)范》團體標準，可以更好地指導行業(yè)內(nèi)湖庫水環(huán)境數(shù)值模擬工作，是該項工作更加系統(tǒng)化、規(guī)范化、標準化。2022年4月，中華環(huán)保聯(lián)合會正式批準立項《湖庫水環(huán)境數(shù)值模型構建技術規(guī)范》團體標準。2022年8月，完成湖庫水環(huán)境數(shù)值模型構建技術流程以及邊界條件分析等工作。2023年4月27日，中華環(huán)保聯(lián)合會線上組織召開了《湖庫水環(huán)境數(shù)值模型構建技術規(guī)范》團體標準編制啟動會議，成立了標準編制云南省水利設計院、武漢大學、南昌工程學院、中水東北公司、廣西環(huán)科院、浙江省水利水電勘測設計院等多家參編單位共同討論了湖庫4水環(huán)境數(shù)值模擬的有關實踐情況，對標準的編制方向及編寫架構進行了初步探討，并對編寫任務進行了初步分工。2023年7月23日，中華環(huán)保聯(lián)合會線上組織召開了《湖庫水環(huán)境數(shù)值模型構建技術規(guī)范》（征求意見稿）技術審查會，來自生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院、生態(tài)環(huán)境部環(huán)境標準研究所、清華大學、中國環(huán)科院、北京市環(huán)科院、北京師范大學、中科院生態(tài)環(huán)境中心、北京市水務局等單位的專家參加了會議并成立了專家組，與會專家對本標準內(nèi)出了相關完善意見和建議。作基礎上，經(jīng)不斷修改完善，形成了本征求意見稿。三、標準編制原則和主要內(nèi)容準化文件的結(jié)構和起草規(guī)則》的要求進行編寫。2、參照相關法律、法規(guī)和規(guī)定，在編制過程中著重考慮了科學性、適用性和可操作性。3.2標準主要內(nèi)容本標準主要針對湖庫水環(huán)境數(shù)值模型構建的基本流程、基礎資料收集、數(shù)學模型構建等進行了規(guī)定，包括如下主要技術內(nèi)容：適用范圍、規(guī)范性引用文件、術語和定義、湖庫水質(zhì)數(shù)學模擬的基本流程、數(shù)學模型的基礎資料要求、湖庫水體水動力學、水質(zhì)狀況初5步分析、湖庫水質(zhì)模擬數(shù)學模型構建、湖庫水質(zhì)數(shù)學模型參數(shù)的確定、率定與驗證、湖庫水質(zhì)數(shù)學模擬及結(jié)果合理性分析以及附錄。本標準不涉及任何已有的專利內(nèi)容，與國家及行業(yè)其他標準無知識產(chǎn)權和專利沖突。本標準對湖庫水環(huán)境數(shù)值模型構建的基本流程、基礎資料收集、數(shù)學模型構建、參數(shù)的率定驗證、模擬結(jié)果合理性分析等進行了規(guī)范。本標準的實施能夠有效引導湖庫水環(huán)境數(shù)值模擬工作更加規(guī)范化、標經(jīng)本標準