基于MIKE21的密云水库水质提升模拟研究：生态补水方案优化与环境效应评估

《Dynamics of Atmospheres and Oceans》：MIKE21-based Reservoir Water Quality Enhancement Simulation Study: The Case of Miyun Reservoir, China

本文基于MIKE21软件构建水动力-水质耦合模型，通过情景模拟验证密云水库生态补水对水质提升效果（平均改善率38.65%），揭示污染物梯度扩散规律，提出流量加倍且补水周期缩短50%的最优方案，为水库生态系统管理提供科学依据。

　　

^研究区域

密云水库位于北京东北部（北纬40°19′-41°31′，东经115°25′-117°33′），是北京市重要的地表饮用水源，年均供水量达42亿立方米。该水库承担防洪、供水、灌溉、发电等多重水文功能，同时是南水北调中线工程的重要调蓄枢纽。

^网格划分

采用非结构化Delaunay三角网格对密云水库进行离散化处理，生成2612个节点和4828个网格单元。网格尺度设置为80米以匹配计算域规模，通过疏密区域平滑过渡提升二维模型稳定性与精度。导入离散地形数据生成地形图后，对网格进行插值处理。

^情景设置

南水北调中线工程自2014年底开始从丹江口水库向密云水库输水。截至2020年8月，累计输水量超5亿立方米，使密云水库蓄水量增至23亿立方米，水位升至147米以上。本研究基于密云水库生态需求与相关规范，设计三种生态补水方案进行模拟验证。

^结论

（1）基于地形地理数据，采用非结构化网格建立研究区水动力模型，结合ECO Lab模块校准水质参数，成功构建水动力-水质耦合模型。实测数据验证表明该模型能精确模拟密云水库水动力与水质变化规律。

（2）生态补水过程中的对流扩散效应使污染物浓度呈梯度向水库中心递减，最佳水质改善方案为流量加倍且补水时长缩短50%。