珠江三角洲典型复杂河网区水系连通及调度研究

【目的】河流水系是城市重要的资源和环境载体,水系连通是保证河流系统健康完整和功能正常发挥的重要条件,而活水调度是提高水体流动性和改善水生态环境的重要手段。水系连通指标是分析和评价连通性的关键,【方法】针对珠江三角洲地区的复杂河网,首次提出将往复流河段和断头涌河段长度占比纳入水系连通评价指标体系,分析研究典型区域水系现存问题,提出水系连通与调度方案,采用数学模型评估方案效果,研究珠江三角洲复杂河网水系连通与活水调度工程问题。【结果】结果显示：现状良安水系水动力条件较差,存在往复流和水体交换周期长等问题,水质污染严重,通过清淤疏浚、水系连通和引水工程调度活水,使往复流变为单向流,将现状15.3 d的河道平均换水周期最小缩短至7.3 d,河道现状流速0.021 m/s最大增加至0.124 m/s,区域的水动力条件和区域水质得到明显改善。【结论】结果表明：珠江三角洲城市化程度较高地区的河涌常存在有复流河段和断头涌河段影响河道的水质,有针对性地提出水系连通评价指标体系,并采取合适的清疏引水工程调度等措施,加强水系内部循环,可以改善水系的水质,提升水系综合治理的效果。研究结果可为珠江三角洲复杂河网...     

基于水质改善的枝江金湖水系连通方案研究

针对湖北省枝江市金湖水体存在的水量不足、水质恶化问题,结合金湖现有水系设施条件,设计可行的长江-金湖水系连通方案及适宜的引水流量,并利用MIKE21模型及MATLAB零维模型模拟确定的引水方案对金湖水动力、水质条件的改善效果,论证所制定的金湖换水方案的科学合理性。结果显示,选定生态引水流量为5 m~3/s时,能在保证工程安全的前提下较好地改善金湖的水质状况,且湖中水体掺混效果较明显。     

环城河网水系连通工程研究

水系连通是解决区域水环境问题的一个重要措施,而调水量确定是水系连通工程的关键问题之一。提出多功能区河道自净需水量计算公式,并将其运用于海口市中心城区水系连通工程河道水功能区水质所要求的最小需水量计算中,应用MIKE11水动力水质模型进行模拟。结果表明,计算流量是满足河道水功能区要求水环境质量标准的最小自净需水量,可作为海口市中心城区水系连通工程的调水流量。秀英沟、龙昆沟及美舍河的自净需水量分别为2.9 m~3/s、2.3 m~3/s和3.0 m~3/s;TP为计算河道自净需水量的控制性要素;满足该水量条件下,秀英沟、龙昆沟和美舍河水质可达Ⅳ类、Ⅴ类、Ⅴ类要求。     

阳澄湖水环境改善数值模拟研究

近年来,阳澄湖水质常年劣于Ⅳ类,水质不容乐观,与其战略性水源地的地位极不适应。七浦塘是阳澄湖区域骨干通江河道,本文结合七浦塘综合整治工程,应用数值模拟方法,设计不同工况,对七浦塘引水规模及阳澄湖水环境改善情况进行了研究。结果表明:不同引水规模72 h均能基本趋于稳定,当入湖流量增加至100 m3/s,水质改善幅度最为明显,因此引水时长72 h,引水规模100 m3/s为较优的调水方案。水质污染突发事件发生时,七浦塘引长江水入阳澄湖后,湖体流动明显增强,全湖平均流速增加0.7 cm/s,TN、TP平均浓度分别下降59.83%和65.29%,阳澄湖水质改善效果明显。     

基于MIKE21的小南海湖补水方案效果分析

人类开发活动导致湖泊污染严重,生态功能严重退化,研究补水改善湖泊水质对于维持湖泊生态系统健康意义重大。针对小南海湖COD、TN浓度较高的水环境现状,应用MIKE 21软件建立小南海湖二维水动力水质模型,分析5个补水方案对湖泊水环境质量改善的效果。结果表明,截断倒虹管污水入湖后,湖泊水位下降0.7 m,必须同步实施补水工程;湖泊补水8个月后,湖泊水质开始明显改善;单从新河引水时,小南海湖心COD浓度降至29 mg/L,TN浓度降至19 mg/L,改善效果显著,从松西河补水对湖泊水质的改善效果较新河补水差,因此,考虑水质改善效果,建议从新河引水补给小南海湖。     

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。     

调引长江水改善常州地区水环境效果分析

调水工程是一种改善水环境的工程措施,有必要对其引水效果和调度方式进行深入研究。根据常州市沿江水利枢纽2011年5月15～19日连续5 d调水试验的实测数据,分析了引水前后污染物浓度变化和引水流量与水质综合指数的关系,阐明了调水对常州市河道水环境的改善程度和范围。从水质改善的时效上看,连续3～4 d的翻水方案为较优方案。研究结果为地方水行政主管部门优化调度方案提供了技术支撑。     

常州市主城区畅流活水方案模拟比选及现场试验研究

为了改善常州市主城区水环境,通过数值模拟计算与现场试验相结合的方法,开展畅流活水水环境提升方案研究。利用优质丰富的长江水作为引水水源,通过魏村枢纽和澡港水利枢纽引水,围绕新建工程大运河西枢纽及与4座活动堰工程的调度组合,设置了5组模拟方案,通过水动力数学模型,模拟各方案下城区内部河道流量分配情况,并结合现场试验论证了推荐活水方案的效果。结果表明:推荐方案形成了3级水位差、水位调控精准、流量分配合理的畅流活水格局,河网水环境改善显著,同时大部分水质指标在引水结束后16 d内均仍处于较好的状态,但部分河道的水质反弹明显。通过数学模型开展水动力调控是改善平原河网城市水环境的有效手段;但需要强化日常监测,根据水质变化情况合理确定活水周期,同时对部分水质异常点位开展污染源解析工作,保障河网水环境的长效久治。     

平原河网区水系连通改善水环境效果评估

河流水系是城市重要的资源和环境载体,经济社会快速发展的同时,城市发展与水环境保护之间的矛盾日益突出,尤其是平原河网地区,由于地貌条件制约,城市河道水环境改善难度大。城市水系的可持续发展将直接关系到城市乃至整个社会的健康发展,贯彻现代水系治理思路,通过水系连通促进水环境的改善成为城市治水的重要一环。论文选择常熟市城区作为研究区,以引水实验与水量水质模型作为技术支撑,找出水系连通改善水环境的关键问题,基于此整合水系结构连通性与水力连通性概念,提出水系连通度评价方法。引水实验成果表明,骨干河道水流交换通畅,重要河道水质在引水实验中改善率平均在20%~30%,但主城区河道存在连通受阻。河道连通性的提升与水利工程的合理调度对于以水环境改善为目标的连通体系有着重要影响,以本文两个连通情景为例,河道的整治使得结构连通性增强,河道水质平均改善率提升至30%~50%。从连通性指数的变化来看,结构性连通的提升提高了调水效率,极大地促进了水力连通与水质改善。论文建立的水系连通改善水环境的方法体系能够为水系连通决策提供理论依据,对我国城市水系连通实践提供参考。     

DYNHYD与WASP模型在复杂河网区的应用——以湖南省大通湖垸河湖连通为例

通过对湖南大通湖垸进行现场调查并结合河湖连通规划,针对自草尾河引水入东洞庭湖的连通方案,建立了DYNHYD与WASP水质耦合模型。模型参数确定后,模拟了在枯水典型水文年水位条件下,调水后的大通湖及各主要河渠总磷的浓度变化情况。分析模拟结果表明,大通湖达到预期Ⅲ类水标准所需的时间为135d,各河渠中总磷浓度达到预期标准所需的时间明显小于大通湖。分析方法和过程可为DYNHYD与WASP水质耦合模型在南方复杂水网地区河湖连通中的实际应用提供科学参考和实际指导。     

通惠湖水环境治理技术与效果

针对杭州大江东产业集聚区的通惠湖无引水条件、有雨水口接入并且存在底泥污染、氮磷污染严重等问题,针对性地提出了生态挡墙、底泥锁定、微生物强化修复、水生植物修复等水环境综合治理措施。治理前后的水质检测结果表明,水质综合污染指数由治理前的1.63变为0.52～0.61,水质状况由重污染状态提升至轻度污染状态。     

引江济太对不同水域氮磷浓度的影响

在国内外调水实践的基础上,运用现状监测资料,具体分析流经望虞河、望亭立交水利枢纽调入太湖的长江水质和太湖不同湖区的水质,研究在调水初期及其后的过程中,氮磷浓度影响水质的变化规律。结果表明:长江水源中总磷、总氮浓度总体上低于贡湖、梅梁湖;长江水在流经望虞河进入太湖的过程中,太湖地区水质随着进水时间的延长而好转,水质浓度与进水流量的大小成反比;"引江济太"调水对迅速抑制太湖蓝藻暴发起到了重要作用。     

引调水工程对调蓄湖泊生态环境的影响分析

引调水工程利用天然湖泊调蓄,将引起调蓄湖泊水文情势、水质发生一定变化,对与湖泊水环境关系密切的水生生物、湖滨植被、湿地鸟类产生影响。以金沙江某提水工程方案比选阶段利用拉市海调蓄方案为例,采用图形叠置法、类比分析法、生态机理法等方法,分析工程运行对拉市海水生生物、湖滨植被、湿地鸟类的影响,为引调水工程对调蓄湖泊的生态环境影响分析提供工作思路和方法借鉴,并为类似工程方案的科学决策提供参考。     

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。     

走马塘排水对望虞河引水水质的影响

为量化望虞河引水枢纽移建后其引水水质受到上游走马塘排水的影响程度,通过建立长江江苏段二维水环境数学模型,选取总磷作为研究对象,量化了不同排水量方案下走马塘排水对望虞河引水枢纽处的水质影响,并提出了后期引水水质改善的措施。结果表明:走马塘排水对望虞河引水水质影响随潮汐波动,引水枢纽外移后望虞河引水总磷质量浓度最大增幅可达21.3%;提高走马塘排水水质可减小对望虞河引水枢纽处水质影响,采取间隔引水的方式对降低望虞河总磷质量浓度效果更为明显;在走马塘排水水质达到地表水环境Ⅳ类标准、停止排水48 h以后引水,可以基本控制总磷质量浓度增幅在1%以下。     

冬季节制闸调控对巢湖水质影响评估

厘清湖泊大型节制闸工程冬季不同调控对湖泊水质时空分布格局变化的影响,对于科学提升湖泊水环境质量、保障供水安全和提高工程综合效益具有重大意义。利用巢湖数字流场平台,以 2020 年冬季巢湖高水位为背景,模拟了巢湖闸稳定泄流、分时段泄流和综合泄流三种调控方案下巢湖总氮、总磷、氨氮和藻类生物量的响应特征和后续效应。结果表明：不同泄流方案可降低巢湖全湖氨氮和西半湖总氮、总磷浓度,但会造成中东部湖区总氮和总磷浓度,以及全湖藻类生物量的上升;稳定泄流方案影响最为明显,该方案下全湖氨氮浓度平均下降 4.13%,藻类生物量平均上升 6.59%。开闸泄流有利于缩减湖体氮、磷、藻的总存量,有利于后期较大水时巢湖总磷、总氮浓度的控制。     

太湖调水工程对水环境改善的战略意义

根据太湖流域引清工作实践 ,阐述了调水工程对改善水环境的作用。同时提出了对引水工程的思考 :应开展引清对下游河道水质的影响评价工作 ;开展点面结合的环境水利规划 ;引清与农业节水相结合 ,可进一步增加区域内的环境效益。     

衡水湖水生植物水质净化效应研究

衡水湖是位于河北省东部平原的一个人工湖泊,水源供给主要靠外流域调水.水体相对静止,水量交替缓慢,来水量水质复杂多变,对湖水水质影响较大.为净化水质,衡水湖采用以水生植物进行水质净化的措施,取得了良好的效果.通过对来水量水质、湖水水质监测,分析水生植物对氮、磷物质的净化作用;在不同水生植物区进行取样分析,采用综合污染指数对比的方法,分析不同水生植物的净化作用和效果;分析结果表明:水质净化效果最好的是沉水植物区,依次分别为荷花区、蒲草区、芦苇区.水生植物在净化水质的同时,也美化了环境.     

引滦输水污染物特征及对于桥水库水质影响分析

通过对引滦输水期及非输水期的引滦沿线水体污染物特征研究,对水体中悬浮物、总氮、总磷等污染物进入于桥水库对水库水环境质量产生的影响进行分析,得出对于桥水库水环境产生的影响主要为营养元素总氮、总磷,其主要来源于引滦输水的上游水库。悬浮物及重金属在引滦沿线水体中含量较大,主要来源于沿线两岸的尾矿,但进入于桥水库前沉积量较大,对水库水环境影响较小。结合本研究结论对引滦输水沿线及于桥水库水环境的管理工作提出了建议。