基于有序流动的阳澄淀泖区流速水质相关性分析

阳澄淀泖区为平原河网区,在适度的引排调度下使河湖水流有序流动,对于合理蓄泄洪涝水、调控水资源、改善水生态环境意义重大。以阳澄淀泖区有序流动调水试验的水量、水质监测数据为基础,从最能直观反映水体有序流动的水量指标-流速出发,利用SPSS软件计算流速与水体重要水质指标之间的相关关系,研究河湖水体有序流动中流速与水质的响应机制。研究结果发现流速-溶解氧的相关性最强,引水口门及原本滞流较重的河道流速与各水质指标之间相关性更强,水质改善更显著;但通过工程调度只能一定程度上改变水环境,与水质产生直接的相关关系很难。研究成果可为评估水流有序流动对河网水环境改善的实际效果提供技术支撑,对研究区域确定合理的引排调度方案,改善水质有积极的意义。     

白鹤镇重点圩区引清调水效果分析

针对白鹤内河水系水动力条件差、水体黑臭的现状,为确保镇区防汛安全,切实改善白鹤镇区水质、调活水体,根据镇区各水利控制片泵闸坝分布,结合各河道水质情况,提出白鹤镇引清调水方案。通过一年多的实施论证,随着水利设施管理机制的逐步优化,引清调水工作已初见成效,圩区河道水质有了较明显改善。研究结果可用以优化现有调水方案并为区域水系规划和建设提供依据。     

水库建设对下游河流地貌过渡区水文情势影响研究

以卡普斯浪河温泉水库建设为研究对象,针对温泉水库下游多处水利工程及河道从山区河流向平原河流过渡的特点,采用一维水动力计算模型与二维水动力计算模型相结合的方法,研究温泉水库建设对下游河道水文情势的影响。结果表明,采用一维水动力计算模型与二维水动力计算模型相结合的方法,可以客观反映从上段窄深的山区河道到下段宽浅多汊的平原河道的过渡区域的水动力变化,并用于该区域水文情势变化研究。由于温泉水库的蓄水运用,在汛期8月份,水库下游河道流量明显减少,河道断面的水深、水面宽、流速都明显减小,在主要的农业灌溉用水期(3—6月),水库下游河道流量则普遍增加,相应河道断面的水深、水面宽、流速都相应增加。温泉水库建设对其余月份的水文情势影响不大。     

台州主城区河道生态需水计算与水量调度

为保障台州市主城区河道的生态服务功能,在分析该地区河道特点的基础上,构建了一种适用于该地区的生态需水计算方法,该方法综合考虑了流速、水位和水质3个方面的要求,并利用MIKE11水动力水质模型,定量确定了能够达到生态流速、生态水位和水质目标的河道水量调度方法。计算结果表明,主城区河网的生态流速为0.1 m/s,生态水位阈值范围为1.8~2.24 m,在充分发挥再生水清洁水源的基础上辅以河道补水,台州主城区河网在丰水年、平水年、枯水年均能够同时满足水位、流速及水质的目标要求,可为城市河网合理调配水资源维持河湖生态健康提供决策依据。     

中山市岐江河水量水质量模型研究

结合岐江河及相关水系的实际情况,建立了相应的水动力模型,并与反映耗氧有机物的BOD5-D0水质模型相耦合,形成了水动力和水质量模型。通过模型计算得出了河道所有河段水质、流量变化规律和水质浓度分布,并作了相关的分析,为岐江河综合治理工程可行性研究提供依据。     

基于FVM格式的二维水动力学模型在河道整治工程流态分析中的应用研究

本文基于有限体积单元格式(FVM格式)建立河道二维水动力模型,并将模型用于河道整治工程流态分析计算中,此外结合断面实测水位和流速数据对构建模型进行验证。研究结果表明:基于FVM格式的浅水二维水动力模型适用于非恒定流的流态计算,计算的断面水位和流速与实测值之间的绝对误差值分别在0.08―0.46m和0.3―2.3m/s之间,相关系数均在0.6782―0.7845之间;相比于整治前,整治后的河道断面流速有所减小,断面过流能力相应增加,有助于区域防洪安全。研究成果对于河道整治工程后防洪影响评价流态分析计算提供方法参考。     

太浦河一维、二维水流数值模拟比较研究

相对于太浦河洪水风险图编制的研究范围,太浦河是一条狭长的河道,河道内如采用二维水动力模型数值计算将影响洪水风险系统调用数据的效率和可视化的效果,可考虑河道内采用一维水动力模型计算.为了验证一维水动力模型是否能应用于太浦河洪水风险编制中的太浦河河道洪水演算,运用一维、二维水动力模型对太浦河河道分别进行了恒定情况和非恒定情况的洪水演算.一维、二维水流数值模型的计算结果表明:水位与断面平均流速吻合性较好.因此得出结论:用一维水动力模型在计算太浦河河道内洪水演算具有与二维水动力数学模型相当的精度,并能大大提高洪水风险系统调用数据的效率,并提高了可视化的效果.     

大沽河河道整治的准三维数值模型

大沽河下游河道蜿蜒曲折,淤积严重,河流动力数学模型对于选择合理的防洪减淤及蓄水通航措施具有重要意义。采用准三维水动力模型、全三维泥沙动力和河床演变模型,建立了青岛大沽河三维河流动力学模型。模型通过静压假定降低了三维模型的计算量,同时也反映了水流垂向流速差异及其对河床冲淤的影响。模型验证结果表明,洪水位和输沙总量的计算结果合理,模型可用于大沽河口的洪水和泥沙输运规律研究,为大沽河河道整治中选择最优闸坝位置、堤防形态、橡胶坝宽度以及码头断面形态优化等提供建议,实现防洪减淤、蓄水通航的最大效益。     

平原河网地区生态调水实例研究——以温瑞塘河瑞安段为例

生态调水是通过水资源的合理调配,通过增加水体流动性、利用水质较好的水体提高较差水体的水质,同时增加水体流动性,进而改善调水区域水环境的一种措施。在区域控污、截污的前提下,如具备水源条件,生态调水值得优先选择。以温瑞塘河瑞安段为例,采用一维非定常水动力模型,对不同调水流量、水闸不同运行方式及不同截污率组合条件下的水质改善效果进行了模拟分析,并提出了生态调水控制方案。     

南淝河生态补水水质改善效应试验研究

为改善南淝河水体水质,利用南淝河流域水污染治理和水生态修复成果,通过南淝河生态补水试验率定和验证 MIKE11 水动力水质模型合理性,分析南淝河在不同生态补水量下水质变化。MIKE11 水动力水质模型能够较好地模拟南淝河在生态补水条件下水动力和水环境质量改善的情况。通过条件优化和试算得出,与入河污染物总量相比,生态补水后河道自净能力的贡献占比约 14.6%～19.0%,其中河道自净能力增量占比约 6.2%～9.4%。研究结果表明,生态补水对南淝河水体水质情况有所改善,但仍以稀释作用为主,河道自净能力发挥的作用有限。     

基于神经网络参数优化的岩体边坡稳定性评价

高陡岩体边坡的稳定性是一个内部存在多种相互联系、相互影响因素的复杂系统,而BP人工神经网络属于非线性动态系统,较适合用于评价高陡岩体边坡稳定性。分析了BP网络模型参数对高陡岩体边坡稳定性评价精度的影响,并提出了对模型参数进行优化,以提高预测精度的若干办法。用一工程实例对参数优化后的BP神经网络在高陡岩体边坡稳定性评价中的应用效果进行了检验。研究表明,用经参数优化的BP人工神经网络模型预测高陡岩体边坡稳定性是可行的,预测结果虽然与实际状态存在一定的误差,但仍可以相对准确地反映边坡稳定状况。     

南京河西水系引江冲污改善水环境方案研究

针对城市河道的水环境污染日益严重的问题,采用引水冲污方式,可提高河道的水环境净化能力,有效改善城市水环境。以南京市河西水系水质现状为例,建立了一维河网水量水质模型,根据从长江引水的线路、方式及规模,利用所建立的模型,分析了南京市河西水系各河流引水冲污改善水环境的效果。分析结果表明,引水冲污能使城市河道污染浓度快速下降,有效改善城市河道水环境。     

常州市运北主城区畅流活水方案设计与现场验证

为改善常州市运北主城区水环境,采用数学模型计算和现场试验验证相结合的方法,开展畅流活水水环境提升方案研究。依据常州市区域地形和水系情况,确定主城区引水水源、引排格局和引水水量,结合现状工程条件,提出“利用长江优质水源、打造两条清水通道、新建四座活动溢流堰、形成三级水位差”的畅流活水方案。基于Infoworks ICM构建常州市主城区水动力数学模型,模拟澡港河入口水位3.80~4.00 m多种方案下,运北主城区内部河道流量分配情况,确定最佳入城水位,并结合现场试验验证了活水效果。结果表明,常州市运北主城区畅流活水方案实施后大部分河道流量显著增加,流速达7 cm/s以上,多项水质指标达到Ⅲ类及以上水平。研究成果可为其他平原河网地区水环境提升提供借鉴。     

大通湖区水系连通工程改善水环境的效果评估

大通湖是洞庭湖区的重要组成部分,近年其水质状况呈现恶化态势,正通过实施水系连通工程,以期改善其水环境。基于MIKE21构建大通湖区水系连通工程的二维水动力-水质数学模型,选取总氮和总磷作为水质指标,模拟不同连通调度方案下大通湖的氮磷浓度变化,采用滞水区面积比例、浓度变化指数、换水率和水质浓度改善率,评估6个连通方案下大通湖水环境的改善效果。结果表明:通过实施引水调度方案能够有效改善大通湖水环境,当引水前期流量取30 m~3/s,出口水位控制在25.48 m时和引水后期流量保持为30 m~3/s不变,出口水位调整至25.88 m时,大通湖水环境改善效果最佳。本研究可为实施水系连通工程,改善类似湖泊水环境和提高引水调度效率提供参考。     

无坝取水分流防沙试验研究

都江堰水利工程是人类历史上无坝取水工程的典范。研究分析了都江堰工程的布置特点以及引水防沙原理,与现代分流拦沙技术相结合,应用于我国西部山区某河流的取水枢纽布置。通过模型试验,在河道主流中心位置布置人工岛,将河道分为内江和外江,模拟枢纽的取水防沙效果。结果表明:在内江入口处设置拦沙坎减小了进口附近河段的流速,有效阻碍了泥沙进入,不影响工程取水效果;受拦沙坎影响,内江流速小于天然河道,但由于人工衬砌的内江底部糙率小于天然河道,泥沙随水流一起向下游运动,在弯道环流下大部分泥沙沿人工岛一侧运动并从飞沙堰排入外江,少量进入取水口泥沙沉积在沉沙池。     

昆山主城及周边区域活水畅流改善水环境方案研究

以昆山主城及周边区域为研究对象,在合理确定水质改善目标的基础上,依托流域、区域水文水力资料,宏观确定引排格局、引水水源和水量,结合已有规划和现状工况设计活水畅流方案情景,并通过MIKE11水动力水质数学模型进行微观模拟验证和决策分析,提出活水畅流工程建设布局及调度方案,旨在对其他平原河网地区开展引调水改善城市水环境提供借鉴。     

沿海平原调水引流及水量水质联合调控研究

浙江省沿海平原河网水源补给不足、水环境质量差,实施平原调水引流是增加水资源补给、促进水体有序流动以及改善河网水质的有效措施。以台州温黄平原为例进行研究,构建了水量水质联合调控耦合模型系统,在开展产水产污分析以及原型调水试验研究等工作的基础上,对调水引流水量及其改善河网水环境效果方面开展了分析,根据试验分析结果,提出了实施河网水量水质联合调控的方案。研究成果可为温黄平原乃至整个浙江省沿海平原实施调水引流及水量水质联合调控提供技术支撑和研究示范。     

东南沿海平原河网区域水质水量模型研究

为探究东南沿海平原河网区域水质改善的可行方案,针对温岭市金清水系污染来源复杂的问题,开展水质水量模型研究。采取"流域分区-用户定位-排污计算"的污染负荷计算思路,建立水质水量耦合模型,以河网主要污染物氨氮为评价指标,提出重点断面的水质改善目标以及对应的污染控制方案与引水方案。结果表明:实施削减氨氮污染物入河量至1 023 t的污染控制方案与向南官河引水10 m3/s的引水方案组合可使各重点断面平均水质达到V类水标准;实施削减氨氮污染物入河量至728 t的污染控制方案与向南官河引水20 m~3/s的引水方案组合可使各重点断面平均水质达到Ⅳ类水标准。研究成果为温岭市金清水系面向众多污染源的精细化、精准化污染治理提供参考,为类似区域的水质改善提供借鉴。     

高度城镇化地区河网水系生态调控方案

为探究长三角高度城镇化地区河网水系生态调控方案,以秦淮河流域下游地区水系为例,采用生态功能设定法,计算了各河段生态水位和生态流量。通过构建一维水量水质模型,在枯水年非汛期水量调控及截污措施协同驱动下,对水位、流量及污染物浓度的时空分布特征进行多情景数值模拟,并对生态水量保障率及水质改善效果进行评估。结果表明,水位调控措施对水质改善作用非常有限,无法保障河道生态基流需求;引水措施的调控效果较为明显,但水质改善率增幅随引水流量增加而下降;截污措施的水质改善效果优于水量调控方案,但存在显著的空间异质性,且无法提高生态基流保障率;将截污措施与引水措施结合,是满足城市水系生态水量及水质要求的最佳选择。