钱塘江河口咸水入侵长历时预测、对策的实践检验

杭州市供水主要取自钱塘江河口，长历时咸水入侵预报对确保其供水安全十分必要。本文对钱塘江河口咸水入侵数值预测方法进行了分析，认为对短历时（15d）可联合求解一维水流运动和氯度对流扩散方程进行预测，但对长历时（半年）高强度河床淤积、天文潮的月际变化，须还要耦合不平衡泥沙输移和河床变形方程的动床数学模型或基于实测资料的统计模型。在实测资料分析和氯度验证的基础上，采用建立的长历时预报模型研究了钱塘江河口的咸水入侵，通过新安江水库增大下泄量，采用“大潮多泄、小潮少泄”的非均匀放水的顶潮拒咸对策，可以有效减少取水口处氯度值及连续超标天数和总超标时间。30多年的预报实践表明采用本预报模型得到的富春江电站下泄的最小流量能满足杭州市各取水口不同时期超标时间的要求，节约了大量的水资源量，取得巨大的社会经济效益。     

钱塘江河口盐水入侵影响因素及数值预报

为预报钱塘江河口取水口水体氯度,应用基于Godunov格式的有限体积法建立了考虑涌潮作用的二维氯度预报数值模型,采用实测资料并结合数值模型计算成果,分析了径流、潮汐及涌潮、江道地形等主要因素对钱塘江河口盐水入侵的影响。研究结果表明,江道地形是通过改变潮汐大小间接影响盐水入侵的,江道容积越大,潮差和进潮量越大,导致盐水入侵越严重;涌潮促使盐水入侵加剧,涌潮前后氯度存在突变。模型在钱塘江河口氯度预报中的应用结果表明,模型计算结果与实测值基本吻合,模型具有较大的预报应用价值。     

钱塘江河口抗咸流量预报模式及其检验

钱塘江河口咸水入侵的影响因素有径流、潮汐、江道地形、取水量等,其中径流和潮汐的相互作用是取水口盐度是否超标的决定因素。基于咸水入侵的主要影响因素,分析抗咸流量预报的关键点,建立了取水口盐度超标时间与径流、潮差的定量响应关系,构建了抗咸流量预报模式,给出了模式中各参数的计算方法。将该预报模式应用于钱塘江河口2012—2014年的最小抗咸流量模拟预报,经实践检验,按照预报值调度下泄流量,可满足杭州市抗咸要求。抗咸实践表明,不仅大潮期需保证足够的抗咸流量,中、小潮期泄放流量也不得小于预报流量。     

涌潮对钱塘江河口盐水入侵影响研究

钱塘江河口潮强流急,涌潮汹涌,是典型的强混合型河口,其盐水入侵程度远强于其它潮汐河口。基于Godunov格式的有限体积法建立了涌潮作用下二维高精度盐水入侵数学模型,结合实测潮汐、涌潮和氯度资料分析,研究了涌潮对钱塘江河口盐水入侵的影响。结果表明,涌潮促使盐水入侵加剧,导致时间上和纵向上氯度变率增大,涌潮是形成盐度锋的动力机制。同时,涌潮紊动激烈,促使氯度垂向分布均匀。另外,还对氯度控制方程中扩散系数的取值进行了讨论,认为钱塘江河口扩散系数取102m2/s量级较为合适。     

钱塘江河口治江围涂后盐水入侵年际预报

以Aron and Stommel提出的混合长度理论为基础,采用韩曾萃将其应用于钱塘江河口的潮泛系数的推导公式,分析了在钱塘江河口在治江围涂后氯度的日平均值、日最大值及其年际变化,利用1994~1999年的实测资料对江道特性参数K进行了重新率定,并经2000~2005年连续6年实测资料进行了验证,表明钱塘江沿程氯度的计算值和实测值吻合较好,也就是说可采用重新率定后的K(=400)值,对钱塘江河口治江围凃后盐水入侵进行年际预报。     

西江河口咸潮入侵的输运机理研究

近年来,西江河口地区咸潮入侵的问题越发严峻,严重威胁人民的日常生活,故对河口咸潮咸水物质输运转移变化机理研究尤为重要。采用水动力学方法进行河道盐度的扩散演算,构建河网水质的数学模拟模型。在建模的基础上,用其模拟西江河口水流、盐度输运变化规律,并与实测水文资料进行对比。结果说明,模拟计算曲线与实测曲线相对一致,该模型具有适用性。该模型可用来预报西江河口咸潮入侵的影响时间、影响范围,数值模拟咸潮上溯的环境影响,进而提出应对和控制咸潮上溯的对策措施,实现对未来咸潮入侵过程的模拟,为河口咸潮入侵的预报与防治工作提供丰富的资料和可靠的技术支持。     

杭州钱塘江水源咸潮预报预警与供水保障经验

讨论了流域气象、径流、江道及天文潮因素对杭州钱塘江水源咸潮总体影响与年度咸潮预报方式;探讨了取水口潮汛与涌潮上游监测点同次潮、本取水口上次潮在起潮时间与氯度信息上的影响关系及即期咸潮预警方式;阐述了科学预报预警基础上,流域顶潮拒咸下泄水量、密切潮情监测、避咸蓄淡抢水及多水源多水厂联合调度、准备应急供水方案等供水保障经验。     

钱塘江河口盐水入侵变化趋势及原因浅析

收集钱塘江河口闸口、七堡、仓前、盐官4个常规观测站1992—2018年的氯度资料,在分析氯度年际变化特征的基础上,采用季节性肯达尔检验法研究氯度近30 a的变化趋势,并分析氯度变化趋势与径流、潮汐的关系。结果表明,1992—2003年闸口、七堡站秋季的平均氯度年际变幅较大,2003年后平均氯度降低且年际变幅减小,这一现象可能与2003年后上游水库严格执行抗咸调度有关;1992—2018年,钱塘江河口的盐水入侵强度和潮汐强度均呈显著下降趋势,而径流变化趋势不明显,表明盐水入侵强度下降与潮汐强度降低有关。     

钱塘江饮用水源地含氯度受潮汐与径流影响分析

钱塘江河口段受潮汐和上游径流的作用,水体含氯度变化较大,对沿江工农业、生活取水产生了较大影响。依据钱塘江河口段七堡站9个月实时监测的水体含氯度数据,分析了潮汐和径流对饮用水源地含氯度变化的影响。结果表明,随着潮汐作用的减弱,七堡站咸水入侵的强度、含氯度日超标时间等均逐渐减小;上游径流量的增大,可有效降低饮用水源地的含氯度,但随着径流量的增加,径流的抑咸作用越来越小,当径流量超过一定值后,继续增加流量对氯度的稀释作用已非常微弱。依据分析结果,参照国家规定的饮用水含氯度标准,确定了大、中、小潮期间,水体含氯度符合标准的时间,以及上游抑咸的最佳下泄流量。     

钱塘江河口七堡段氯度时空变化及与水文的关系

对10多年钱塘江河口七堡段大量的氯度、水文、地形等实测资料进行了统计、分析和比较,结果表明:在径流、潮流此消彼长的影响下,河口闸口—仓前河段咸淡水掺混最为强烈,径流大则氯度低,潮汐强则氯度高,但氯度垂向分布比较均匀,横向差异小,主槽氯度大于边滩;连续丰水年、连续枯水年,盐水入侵均较弱,径流从丰转枯的第一年,盐水入侵较强;大潮期受潮波变形和涌潮等影响,涨潮动力显著大于落潮,易发生盐水入侵;潮差是潮动力的重要指标,潮动力决定盐水入侵强度,潮差对河口的盐水入侵具有重要的指示作用。     

七格污水处理厂改造对钱塘江水质的影响研究

为分析七格污水处理厂提标改造对钱塘江河口水质的改善情况,利用MIKE21建立了钱塘江河口闸口至盐官的平面二维潮流和水质模拟分析模型。模型验证后,选取90%保证率枯水年的实测河道地形和大潮期实测潮位过程,分析了七格污水处理厂提标改造工程对钱塘江河口水质变化的影响。结果表明:七格污水处理厂提标改造后,钱塘江河口NH3-N劣于Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ类限值的最大影响范围分别减少了约22%,89%和50%,最大值和平均值分别降低了约21%和10%;TP劣于Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ类限值的最大影响范围分别减少了约19%,85%和33%,最大值和平均值分别降低了约22%和7%;而CODMn劣于Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ类限值的最大影响范围分别减少了约84%,0%和0%,最大值和平均值分别降低了约7%和3%。七格污水处理厂的提标改造可有效削减排入钱塘江的污染物总量。     

钱塘江河口段洪水冲刷效果的影响因素研究

通过一维动床数学模型,对钱塘江河口段不同江道等因素影响下的洪水冲刷效果进行研究。结果表明:洪水的冲刷效果与江道起始容积、洪峰流量、下游潮汐大小、洪潮遭遇等因素有关。江道起始容积越大,冲刷效率越低;洪峰流量越大,则冲刷效率越高;洪潮遭遇改变了冲刷的过程,但在24 h内不论如何遭遇,冲刷总量基本接近。上述研究结果可为钱塘江河口段汛前江道调控确保防洪安全提供参考。     

钱塘江河口治理对河口段潮汐特征的影响

利用七堡、闸口站多年实测潮汐资料,分析了钱塘江河口段潮汐特征的变化。结果表明,近40年来,由于受大面积围涂和上游来水条件等的综合影响,河口潮汐呈明显增强态势,表现为潮汐次数增加、低潮位降低、高潮位抬高、涨潮历时缩短、江水含氯度增大。建议重视围涂治江所带来的负面影响。     

钱塘江河口泥沙特性及河床冲淤研究

简要介绍了钱塘江河口含沙量、泥沙粒径的分布特性,建立了钱塘江河口泥沙起动流速和挟沙能力公式,分析了河床大冲大淤、大冲以后大淤、上游段洪冲潮淤、下游段洪淤潮冲等河床演变特性,研究了河床冲淤对洪水和潮汐的巨大反作用.分析研究表明,涌潮到达时,水流激烈冲刷河床,引起含沙量剧增,大多在涌潮过后的20 min内达到极值,形成大含沙量区.在平水期和枯水期,涨潮输沙量明显大于落潮,加剧了河口上游的淤积,涌潮是钱塘江河口大冲大淤的机理之一.     

嘉兴电厂温排水物理模型试验研究

基于温排水物理模型的关键相似条件,通过对现状温排水引起的温升分布和取水温升影响的复演,建立了嘉兴电厂温排水物理模型。模型详细研究了电厂温排水对附近水体的温升影响。通过对一、二、三期取、排水口联合运行时取水口的取水温升以及近区温度场对比分析,推荐了最优的工程布置方案,明确了推荐方案在各种典型潮型下的温升影响。     

珠江河口潮流流量变化控制指标初探

随着珠江河口地区滩涂岸线资源开发和涉水工程建设,河口边界形态及动力环境产生了巨大的变化;动力环境变化必然引起河口河床形态的调整,对潮汐河口稳定产生深远的影响。以珠江河口潮汐通道稳定性分析为基础,探讨潮汐河口的河相关系,初步提出了河口潮流变化控制指标。研究建立了珠江河口口门断面面积与多年平均落潮流量之间的关系,并建立了近期口门均衡断面的河相关系;在此基础上,预测了河口潮流变化引起的口门河床冲淤变化。根据河床冲淤变化与口门行洪能力调整的关系,提出了河口口门落潮流量变化控制指标为1%~2%,研究成果为河口涉水工程管理提供了定量指标参考。     

钱塘江河口治理与河口健康

钱塘江河口潮强流急,浪潮汹涌,河床宽浅,海域外来沙丰富,泥沙易冲易淤,主槽摆动频繁,河床冲淤幅度很大。20世纪60年代以来,对钱塘江河口进行了治理。分析了流域建库和治江缩窄后钱塘江河口水沙和河床等河口自然属性的变化,以及因河口自然属性变化带来的河口社会属性如防洪御潮、水资源、岸线资源、航运资源、涌潮景观、古海塘、滩涂资源等的影响。结果表明,治理后钱塘江河口的健康程度大大改善。     

钱塘江九溪堤线优化对防洪御潮影响

杭州城西南排通道工程出口拟布置在钱塘江九溪岸段,为研究九溪岸段堤线优化对钱塘江防洪、御潮等功能的影响,采用平面二维数学模型,模拟工程实施后钱塘江百年一遇大潮、百年一遇洪水期间沿线的壅水高度、流速变化等情况。数值计算结果表明:当钱塘江遭遇百年一遇大潮时,工程区北岸堤前水位壅高相对明显,最大可达0.05 m,南岸的水位壅高影响小于0.01 m,南岸流速增加2%左右,上下游岸段堤前水域流速变化不大;当钱塘江遭遇百年一遇洪水时,工程河段局部范围内水位壅高0.02 m左右,下游相邻岸段堤前流速增加1%～2%,南岸浦沿排灌站岸段流速增加2%～3%,珊瑚沙水库围堤前沿流速影响较小。总体上,九溪岸段堤线优化对钱塘江防洪、御潮影响较小,对区域内地铁6号线、之江大桥、钱塘江大桥等涉水工程基本无影响。