低温低浊高氨氮水一直是给水处理中的一个难点。由于松花江地处高寒地区,水质呈现明显的季节性低温低浊的特点;虽然松花江水质虽然逐渐好转,但会出现季节性氨氮超标。同时,在大顶子山航电枢纽工程投入运行之后,松花江上游流速减缓,水面变宽,有利于外源污染物向底泥的沉积,增大水体被内源污染的可能性。对松花江哈尔滨段朱顺屯断面及其上游2011~2014年19项水质指标进行研究,分析其时空变化规律以及原水中有机物种类、分布,总结了松花江原水水质特性,并对松花江哈尔滨段进行了水质评价。结果表明:松花江原水冬季水温较低,基本维持在5℃以下,甚至极端情况下,在0.1℃~1℃之间波动;在夏季8月份达到最高28.1℃;1月~4月份原水浊度均较低,在2.97~5.88NTU之间来回波动;高锰酸盐指数全年先升高后降低,一般冬季高锰酸盐指数较低为3.6mg O2/L,夏季高锰酸盐指数较高为9.87mg O2/L;1月、2月、11月及12月氨氮浓度均高于地表水Ⅲ类水质标准限值,1月氨氮浓度最高为2.75mg/L,超过Ⅴ类水体标准限值(2.0mg/L),7月时氨氮浓度最低为0.17mg/L;同时水中含有烷类、苯类、脂类、有机酸、酚类、胺类、萘类等微量有机物。松花江哈尔滨段水质沿着水流方向,溶解氧值呈现出逐渐降低的趋势(苏家堤6.15mg/L-战备路5.82mg/L-二水源5.55mg/L),氨氮浓度值呈现出逐渐升高的趋势(0.09mg/L-0.10mg/L-0.11mg/L),高锰酸盐值呈现出先升高后降低的趋势(5.52mg O2/L-8.56 mg O2/L-5.68 mg O2/L),而总磷呈现出先增大后减小的趋势,(0.12mg/L-0.14mg/L-0.11 mg/L);从南岸到北岸,水中溶解氧呈现出先降低后升高的趋势(南岸5.06mg/L-江中心4.81mg/L-北岸4.88mg/L),氨氮呈现出先几乎不变后降低的趋势(0.11mg/L-0.114mg/L-0.10mg/L),高锰酸盐指数呈现出先降低后保持不变的趋势(5.68mg O2/L-5.20mg O2/L-5.202mg O2/L),而总磷则呈现出先保持不变后升高的趋势(0.12mg/L-0.121mg/L-0.15mg/L)。最后,由综合水质指数评价法评估松花江哈尔滨段的水质,其WQI值从2011年的64.58一直降到2014年的36.76,说明该段水质在逐年变好。所以,松花江哈尔滨段具有低温低浊高氨氮、常温常浊微污染,同时伴随一定有机污染的水质特性,在水质逐年变好的情况下,氮、磷、有机物以及重金属污染仍不容忽视。针对大顶子山枢纽所带来的污染物沉积问题,本文在分析底泥构成的基础上,探讨了底泥中氨氮的分布特性及其释放对松花江水质的影响,分别考察温度、溶解氧和扰动强度在冬季期间对氨氮异常增加的影响,结果表明:在试验温度范围内,随着温度的升高,氨氮的释放量从0.16mg/L增加到0.57mg/L,而硝酸盐氮的释放量从0.58mg/L减小到-0.31mg/L。在溶解氧处于较低水平下(0.21mg/L),水体中氨氮浓度显著升高,由初始的0.68mg/L增加到1.72mg/L,而硝酸盐氮浓度从0.36mg/L下降到0.27mg/L,而总氮呈现小幅升高的趋势,增加了0.64mg/L;高溶解氧状态下(9.13mg/L),相较于低溶解氧状态下,水体中氨氮浓度下降0.71mg/L,而硝酸盐氮浓度升高0.18 mg/L,由于溶解性氮释放量的增大,反而使总氮呈现了上升的趋势。扰动大大促进了底泥中氨氮、总氮的释放,分别比静置时增加了19倍和9倍,而其对硝酸盐影响较小。基于对RECOVERY模型的优化,并且以试验为基础,构建适用于松花江水质的底泥氨氮释放动力学模型,结果表明:该模型能很好地模拟了污染物在水体系统中的真实行为和迁移机制,并较好的预测4℃下底泥对氮素的释放情况以及上覆水起始氨氮浓度对底泥释放氨氮的影响。