郓城南湖公园水体环境改善与提升方案研究

城市景观水体环境质量的保护与提升是城市生态文明建设的重要内容。结合区域水环境保护和景观功能需求,针对山东省菏泽市郓城南湖景观水体的封闭缓流、受雨水径流污染严重、自净能力差等问题,基于试验观测、模型模拟等手段,定量计算了入湖污染负荷量和净化水质所需的水生植物种植面积,提出利用水力旋流器进行水体污染源截控、构建湖区水体的自循环系统以及采用动植物进行生态综合净化等多种方法相结合的水环境改善与提升方案。采用MIKE21模型对方案实施效果进行模拟。结果表明,污染截控和流场优化可以使得湖区氨氮、COD和TP达到IV类水目标,加上湖区水生生物的净化作用,水环境改善与提升方案基本能保障南湖公园水环境质量保持长期良好状态,实现水生态系统的良性循环。     

平原地区人工景观湖水动力模型试验与研究

近年来很多城市为美化环境兴建了人工景观湖,特别是在水资源比较丰富的平原地区尤为普遍。但是由于平原地区地势较为平坦,整个景观湖区的水力坡降较小,很容易出现景观湖区水动力不足、水质发生恶化等问题,因此对平原地区人工景观湖水动力的研究很有必要。研究以上海嘉定新城中心区的"海"字型人工景观湖远香湖为例,从物理模型试验入手,对景观湖的水体水动力进行了试验研究,提出科学、合理的、符合水流动力要求的进水水源和最佳进出口设计方案,辅以其它措施以保证"远香湖"水体流动及水体清洁。物理模型试验对自流工况、自流改进工况、辅流工况、辅流改进工况4个大工况(共计15个分工况)的湖区流场分别进行了对比研究,从而得出远香景观湖的最佳工况及其流场分布情况。物理模型试验研究模式和研究结果具有较强的应用价值,不仅适用于远香湖,对同类型的其它工程也有重要的借鉴价值和良好的推广应用前景。     

基于MIKE21模型的人工生态湖优化设计

采用MIKE21水质水动力综合模型模拟计算了不同方案下北川河生态河道10#生态湖的流场及水体交换情况,分析了湖区水体在不同引水条件下发生置换的效率。结果表明:在湖体西北部新开一个引水口,新开引水口引水流量为1.5 m3/s、原有引水口流量为0.5 m3/s时,既能大幅度改善10#生态湖水环境质量,又能减少调水时间并节约水量,为最优设计方案;但在湖区现有设计形态下,湖区存在多处死水区域和水体交换能力较差的区域,可能成为湖区潜在的水质重污染区和富营养化高发区,需进一步优化现有湖体设计形态。     

再生水回用于水体的富营养化及其景观修复措施

随着北京、天津等中国大城市淡水资源的紧缺加剧,再生水已成为城市景观用水的重要的水源之一。以再生水为补水水源的城市水体比天然河流、湖泊更容易发生富营养化问题。因此,保障水体水质达到相应的功能要求,研究水质净化与维持的方法和技术具有十分重要的现实意义。采用景观修复手段防治水体富营养化具有生态可持续性的优点,而且维护成本较低,并能创造充满野趣的生态景观,越来越得到人们的重视。本文探讨了人工湿地技术、水体系统优化设计、水生生物调控技术等景观修复措施的应用,从源头补水处理,景观水体系统合理设计,景观水质、效果控制和维护三个方面入手,改善再生水回用的富营养化状况,重塑自然生态的水体环境。     

草海水体置换工程的运行效果模拟研究

改善草海水环境质量,构建健康水循环体系,是实现滇池流域污染防治十三五规划的重大需要。以“草海水体置换工程”为依托,通过三维模型MIKE3软件模拟受风力影响下各进水工况的湖区流场,并使用滇池草海整体物理模型模拟了两种水体置换方案的水质净化效果。结果表明该工程将对草海的局部流场产生一定的影响,并具有良好的净化效果,对“草海水体置换工程”的实施起到了实际指导意义。     

再生水景观功能保障系统的试验研究

以北京北小河污水处理厂二级出水作为观赏性景观水体补水水源,研究了过滤系统在改善再生水景观功能中的作用,同时得出以再生水作为补水水源的景观水体爆发水华时的水质特征和优势藻种。通过试验研究得出相关的工艺参数。研究表明,采用过滤系统作为再生水景观功能的水质保障系统具有处理效果好、运行经济的特点。     

基于EFDC示踪模拟的人工湖调水规模分析

城市景观人工湖规划设计时,需在湖体水质恶化到一定程度引入新的水体进行调水置换,以确保湖区水环境质量,合理确定的引水条件将有效节约引水资源量。以石家庄市正定湖为例,基于EFDC水环境数学模型,分析了不同调水方案下湖区示踪粒子追踪模拟情况,根据示踪粒子追踪模拟结果,确定了湖区最优调水规模,并探明了湖区潜在的重污染区域和富营养化高发区,为切实保障湖区水环境质量提供了技术参考。     

生物慢滤池用于污水深度处理的实验研究

利用生物慢滤池对人工模拟污水和西安市某污水处理厂的二级出水进行了深度净化处理实验,通过分析进出水中氮、磷含量和高锰酸盐指数及上层水和出水中的叶绿素a含量等指标,考察了生物慢滤池的净化效果。结果表明:生物慢滤池对人工模拟污水的处理效果较好,总氮、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的去除率分别为66.4%、40.2%、66.4%和73.3%;深度净化污水厂二级出水,总氮、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的去除率分别为35.1%、21.0%、30.2%和12.6%,去除率略低于人工模拟实验;生物慢滤池对叶绿素a有很好的截留效果,去除率分别为93.4%和66.4%;生物慢滤池处理后的再生水水质达到《城市污水再生利用景观环境用水水质》要求,可回用于城市景观水体,作为城市景观水体的补充水源,避免水体富营养化的发生。     

北京世园会园区景观水系水质保障分析

通过对世园会园区景观水系及其循环方案的介绍,对园区湿地的负荷计算、沉水植被的作用及水生态系统等方面进行分析,说明湿地采取各项生态措施后水质基本可以达到要求;通过工程类比法,将妫汭湖与圆明园景观水体对比,在妫汭湖与湿地循环连通并重建水生态系统的情况下,湖区水质也基本可以得到保障。为保障世园会的顺利进行,确保展园景观水体水质能维持地表水III类,还提出一些合理的优化建议,以供工程参考。     

滇池草海水污染治理工程措施及其防治效果评估

在滇池流域"六大工程"治理体系的共同作用下,近年来滇池外海和草海水质整体改善明显,草海作为滇池蓄清排污的载体功能已逐步转变为居民休闲娱乐场所和城市名片。为适应草海功能定位的转变并加快敏感湖区的水质改善,近期实施了牛栏江—草海应急补水工程、新老运粮河水体净化生态工程和海埂大堤水体置换通道工程,其中新老运粮河水体净化生态工程实现了草海湖区清污水的物理隔离和清污分流,牛栏江—草海应急补水工程为环湖截污和草海的清污分流提供了必要的水资源条件,海埂大堤水体置换通道工程进一步缩短了清流区的水体置换周期并为环境敏感区的水景观质量提供了动力学保障;从水质改善效果来看,清污分流可使清流区TN、TP指标水质改善15%～28%,水体置换通道工程将改善草海的内源累积状况并有利于草海水质持续向好的方向演变,并通过工程联合调度可促使草海水质持续向好发展。     

城市景观湖泊水体交换的数值模拟研究

通过水流数学模型模拟城市湖泊流场分布是评估水体交换能力的重要依据。利用二维水动力数学模型研究了惠州西湖的水动力优化调控方案,探明了惠州西湖各状条件下水动力较差的区域,评估了引水对于惠州西湖湖水动力的改善程度,并对比了不同方案的的引水效果,进而提出了较好的引水方案。其成果可为惠州西湖和其他城市湖泊水质改善工程提供参考和借鉴。     

调水引流对太湖无锡水域湖流的影响

2007年望虞河和梅梁湖泵站联合引调工程,在保障太湖水源地水质水量方面取得了一定的成效。在介绍贡湖与梅梁湖湖流监测工作情况的基础上,对湖流测验结果进行了初步分析,分析了贡湖、梅梁湖湖流分布状况,风场对湖流的影响,特殊区域和位置的流场变化,得出以下结论：联合引调工程,改善了两湖水体的流动状态,特别是在梅梁湖泵站调水情况下,湖区流速明显增加,这一流动状态对贡湖取水口和梅梁湖水源地的水质改善是非常有利的。     

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。     

郓城南湖雨水径流悬浮物削减方案研究

雨水径流对城市湖泊水体环境质量有显著影响。针对雨水径流中泥沙含量过高的问题,为设计山东省郓城县南湖入湖雨水径流悬浮物削减方案,开展了水力旋流器对雨水径流中悬浮物去除效果及影响因素的实验研究。实验结果显示：水力旋流器对于悬浮物的分离效率随着进料浓度的增大而降低;随着进料流量的增大而提高,且进料流量可以更显著地影响水力旋流器的分离效率。基于实验结果,拟合得到相应型号的水力旋流器分离效率、进料浓度和进料流量之间的回归关系,并预估了在郓城南湖的实际应用中,该型号水力旋流器对雨水径流中悬浮物的分离效率约为26.63%,需通过多级水力旋流器的串联或结合其他处理措施才能使入湖径流达到预设标准。     

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。     

新疆博斯腾湖二维水动力数学模型研究

风场是影响湖泊水动力的重要因素,它可以改变水体运动速度和方向,影响各种物质在湖泊内的输移扩散。通过分析博斯腾湖大湖区风场,准确估算出风力、风向变化情况,构建了博斯腾湖平面二维水动力模型。应用计算模型对博斯腾湖水动力进行模拟预测,分析不同风向、风速对湖泊流场结构的影响,为进一步研究博斯腾湖水动力和污染物输移扩散提供理论依据。     

浅水湖泊群连通与调水的二维水动力-水质藕合模型研究

将湖泊群连通并进行引清调水的水环境污染治理模式在浅水湖泊分布比较集中的地区逐渐受到人们的关注.为了探究独立湖泊群相互连通引水后各湖区的水动力水质变化情况,以武汉大东湖生态水网工程的建设为背景,建立了湖泊群二维水动力-水质耦合模型.采用适合复杂边界的非结构化网格,考虑湖底地形和气候条件,考虑污染物的输入、迁移和转化,以及蓝藻等浮游生物的生长条件,分别利用东湖2006年6月和2007年6月的野外数据对所建模型进行参数的率定和校核,并利用2012年6月实测数据对3种引水方案与3种连通模式组合情况下湖泊群的BOD5,TP,TN以及Chl-a等生化指标的变化情况进行模拟,对稳定运行30 d后的模拟结果进行比较分析.结果表明:引水工程中,对于水域面积较大的湖泊,风力作用依旧是影响流场的主要因素;同样的引水流量下,不同的调水方案对水质改善结果有较大差别;湖泊群中隔堤的存在会给湖泊污染治理带来困难,而在湖泊群中适当区域设置生态小岛对水质变化过程影响微弱.     

武澄锡低片畅流活水方案研究

近年来,太湖流域武澄锡虞区在城市化迅速发展的背景下,河网整体水动力条件差、污染累积。因此,利用一维河网水动力模型,以武澄锡低片区为研究区域,针对此区域河水动力条件弱、水体自净能力差等问题,以畅流活水提升骨干河网水动力条件为主要目标,模拟5种不同引水结构、不同水源地的调水方式,探究不同水源地引水对研究区的影响。结果表明,在引水规模基本一致时,分布式活水方案的综合改善效果明显好于单一工程集中活水。     

荆江三口与洞庭湖水沙变化及影响

根据荆江三口与洞庭湖50年水沙资料,对荆江三口分流分沙变化、洞庭湖入湖和出湖的水沙变化、洞庭湖面积和容积变化、汇流河段的水位变化四个方面进行分析研究。从长系列资料来分析,荆江三口分流分沙自20世纪50年代以来明显减少尤其藕池口最为明显;入湖和出湖水沙也有减少趋势,洞庭湖面积和容积自20世纪90年代中期以来有增加趋势;在高水位时城陵矶水位较裁弯前抬高约1.8 m,低水位时较裁弯前抬高约2 m。