《湖庫水環境數值模型構建技術規范》 1 3三、標準編制原則和主要內容 4 5 5 5 5 5 5 51自然環境下的湖庫水體，特別是具有污染型沉積物的湖庫水體，在年內熱分層期間將在底層水體及缺氧環境下產生嚴重的水污染問水體熱分層廣泛存在于自然界中，湖庫的這種穩定的水溫分層結構將會使原有水體在物理、化學性質及水生生物特征及分布上出現較為明顯的變化。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氧作用隔離開來，滯溫層水體內部的溶解氧在有機質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定的缺氧區域（Anoxiczone）。在夏季，深水湖庫在滯溫層出現缺氧區是十分常見的現象。對于水體富營養化程度較高、底部沉積物污染較嚴重的水體，有機質含量及沉積物的污染狀態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穩定缺氧區的主要原因。缺氧區將通過一系列的生物化學過程導致湖庫底部水體的水質下降，沉積物在缺氧狀態下將釋放氨及磷酸鹽（內部污染負荷釋放），加重湖泊的富營養化。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作用將占據主導地位。一方面水體內的氨氮向硝酸鹽氮的轉化反應受N2O和N2的同時，還會在硝態氮異化還原成銨及有機氮的氨化作用下繼續生成氨氮，增加水體內氨氮濃度。沉積物在缺氧環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境質量。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，好氧環境將在一定程度上抑制鐵、錳元素的釋放量。在缺氧區造成局部水體水質下降的情況下，水體內的水生生物環境將受到較大影響。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，與滯溫層水質及水生態系統健康。3因此，湖庫水體在穩定熱分層引起的水體缺氧現象將對水體水質合過渡期的水體水質帶來較大的水環境惡化風險。開展大型湖庫水環境數值模擬，能夠從機理層面上對湖庫水體熱分析、缺氧區、污染釋放過程的形成演化規律形成更為深刻的認識，對缺氧區和水質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環境保護運行管理水平、抑制湖庫水體重大水質問題、保持湖庫健康運行、改善水體生態環境質量具有重要意義。鑒于當前湖庫水環境數值模擬形式多樣、方法各異，行數值模擬的流程并不統一規范，通過制定《湖庫水環境數值模型構建技術規范》團體標準，可以更好地指導行業內湖庫水環境數值模擬工作，是該項工作更加系統化、規范化、標準化。2022年4月，中華環保聯合會正式批準立項《湖庫水環境數值模型構建技術規范》團體標準。2022年8月，完成湖庫水環境數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，中華環保聯合會線上組織召開了《湖庫水環境數值模型構建技術規范》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水環境數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，中華環保聯合會線上組織召開了《湖庫水環境數值模型構建技術規范》（征求意見稿）技術審查會，來自生態環境部環境規劃院、生態環境部環境標準研究所、清華大學、中國環科院、北京市環科院、北京師范大學、中科院生態環境中心、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出了相關完善意見和建議。作基礎上，經不斷修改完善，形成了本征求意見稿。三、標準編制原則和主要內容準化文件的結構和起草規則》的要求進行編寫。2、參照相關法律、法規和規定，在編制過程中著重考慮了科學性、適用性和可操作性。3.2標準主要內容本標準主要針對湖庫水環境數值模型構建的基本流程、基礎資料收集、數學模型構建等進行了規定，包括如下主要技術內容：適用范圍、規范性引用文件、術語和定義、湖庫水質數學模擬的基本流程、數學模型的基礎資料要求、湖庫水體水動力學、水質狀況初5步分析、湖庫水質模擬數學模型構建、湖庫水質數學模型參數的確定、率定與驗證、湖庫水質數學模擬及結果合理性分析以及附錄。本標準不涉及任何已有的專利內容，與國家及行業其他標準無知識產權和專利沖突。本標準對湖庫水環境數值模型構建的基本流程、基礎資料收集、數學模型構建、參數的率定驗證、模擬結果合理性分析等進行了規范。本標準的實施能夠有效引導湖庫水環境數值模擬工作更加規范化、標經本標準