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南京智水环境科技有限公司
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以精准治污擦亮黄河流域上的“塞外明珠” -北京英特-南京智水团队建设乌梁素海精准治理决策模型体系

日前,由内蒙古生态环境大数据有限公司牵头,北京英特-南京智水团队和北京大学联合承建的乌梁素海精准治理决策模型体系构建项目顺利通过专家验收。专家对于模型体系所建设的引水渠-灌区-排干沟-总排水干渠-乌梁素海系统分析框架给予高度评价,项目成果将为内蒙古巴彦淖尔市建设灌区-湖体水质一体化管控机制、推进新时代黄河流域生态保护和高质量发展等相关工作提供可靠技术支撑。


河套灌区位置(图片来源:掌上巴彦淖尔)

 

200多年前因黄河改道而形成的乌梁素海,地处我国三大特大型灌区之一的河套灌区。河套灌区位于黄河母亲几字湾的左上角,是亚洲最大的一首制自流引水灌区,总引水干渠由黄河引水,借助灌区总体西南高、东北低的地势,经干渠系统进行自流灌溉,灌溉尾水退水则由排干沟和总排水干渠收集,最后排入乌梁素海,来自农田退水的污染是乌梁素海的主要入湖污染负荷来源之一。近年来乌梁素海水质常年为V类,已退化为草型富营养化湖泊,湖区面积减少,沼泽化进程加快,严重威胁着这颗作为北半球同纬度最大湿地、黄河流域最大湿地的塞北明珠。


河套灌区水系


为开展乌梁素海水环境的精细化、科学化保护治理,首先就必须对流域现状面临的复杂决策挑战进行详细梳理:1)河套灌区内渠道众多,层级复杂,各水工建筑物受人为调度,数值模拟灌溉取水带来的渠道水量动态变化难度大2)受灌溉方式的影响,来自壤中流、地下水的影响占比较高,且存在排盐灌溉,需要对灌溉过程中的冲刷、淋溶、地表水-地下水交互等环节进行精细化表达3)乌梁素海为北方干旱半干旱草原大型浅水湖泊,蒸发量约为降雨量的68倍,为微咸水,且每年有约5个月的冰封期,要求能够动态表达各相关因素对湖体水动力水质-水生态过程的综合复杂影响


耦合高分辨率灌区水系水量水质模型的乌梁素海陆域水文水质模型



以自主研发的InteliwayIWIND系列模型软件为基础,北京英特-南京智水团队初步构建了乌梁素海灌区-湖体耦合数值模拟技术体系,具体包括:

1)高分辨率河套灌区水系水量水质动态模拟模型(基于Inteliway-SWMM);

2)包括农田灌溉过程精细化表达机制的河套灌区陆域水文水质模型(基于Inteliway-WS);

3)包括植被与底泥动态交互模块的乌梁素海三维水动力水质-水生态模型(基于IWIND-LR);

4)乌梁素海内外源营养盐通量平衡核算模型(基于IWIND-LR);

5)乌梁素海流域-湖体水质溯源分析模型等(基于Inteliway-SA)。


乌梁素海湖体三维水动力水质-水生态模型


利用构建的乌梁素海灌区-湖体耦合模型体系,结合乌梁素海水质科学长效管控的决策需求,北京英特-南京智水团队为巴彦淖尔市生态环境管理部门就以下决策场景提供了初步的定量分析支持:

1)每年进入各排水干渠的水量和污染负荷有多少,动态变化情况如何?

2)排水干渠的农田退水进入乌梁素海后,如何动态影响湖体各个网格在不同时间的水质浓度变化、水生植被生长、藻类浓度变化等?

3)如果在河道灌区内开展化肥减施,不同的化肥施用量削减情景能够带来多大程度的湖体水质改善?

                                                                

定位至具体子流域的乌梁素海湖体污染数值源解析分析结果


乌梁素海精准治理决策模型体系的阶段性建设成果得到了主管部门和业内专家的一致高度认可,并在“第三届数字中国建设峰会数字生态分论坛”上荣获“优秀应用案例”称号。北京英特-南京智水团队将与合作单位一起,针对未来底泥疏浚、鱼类放养、水质预警等方面的科学支撑需求,继续升级完善模型体系,服务灌区流域“山水林田湖草”系统治理的决策需求,为黄河流域生态保护的国家战略做出应有贡献。