基于EFDC模型的感潮河网地区闸门调度研究

水动力调控是治理黑臭水体、建立良好水环境和水生态的重要措施。对于感潮河网地区,做好闸门泵站调控的水动力调控达到活水循环是水环境问题治理的关键。研究了福州感潮河网地区水系水质维持的水动力调度模拟。基于EFDC构建福州复杂河网水系水动力水质模型,模拟研究区内不同水质目标及引水条件下的闸泵调度对河道水质变化影响。根据模型模拟结果得出结论：采用潮差引水可以降低运维成本,但是无法使水质恢复维持在优秀水平;采用泵站引水可以快速恢复河道水质,使用不同位置泵站对河道内水质产生影响不同,应根据实际的运维目标进行调整;同时开启水系南侧闸门及泵站易导致河网中心区域水体流向反复,引发水体震荡,不利于河道水质恢复维系,在运维调度中应避免同时开启。研究结论可以为感潮河网地区水质维系和水动力调控实施提供方法借鉴。关键字:     

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。     

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。     

感潮河网水资源调度试验研究

以广州市海珠区新癵围河网为研究区域，针对其平原感潮河网特点和独特的地理位置，充分利用珠江潮汐动力和较干净水资源，采用水资源调度方法来改善该区域水环境。分析调水期间各水力要素以及水质指标的变化情况，结果表明：充分利用珠江潮汐规律，采用涨潮引水、落潮排水方案，能使河网内主要河道水体定向有序地流动，进而提高水体的流动性，加快水体更新速度，可以在一定程度上改善河涌水质。该研究对珠江三角洲地区城市河道整治具 有较为重要的指导意义。     

基于MIKE 21的圩区河网水动力调控方法研究

【目的】我国南方平原地区地势低缓，河网结构复杂，为快速解决该地区因河网水动力不足而引起的水环境问题，急需研究河网水体运行状况调控方案。【方法】以太湖流域南浔区沈庄漾“溇港圩田”河网作为研究对象，构建Mike 21 FM二维河网水动力模型，结合研究区河网改造后的水利工程布置和调度规则，提出定位增压的7种水动力调控方案，模拟分析河网在不同方案下流场分布规律，探究圩区河网水动力提升和流场改善的优化调度方法。【结果】模拟结果表明：活水和引排水方案虽能有效改善河网水动力，但对于中心水塘的水动力驱动效果不佳。在开启西南侧河道水泵和西部泵闸的情况下，河网内大部分区域的流速基本能维持在0.05 m/s左右，部分河道的流速能达到0.3 m/s以上，并且对中心水塘水体驱动效果最好。【结论】综合分析表明：所设计的7种调控方案均能有效地提升河网水动力，在开启西南侧河道1台水泵和西部泵闸时，流场分布最均匀且水动力整体提升效果最佳。研究结果可为南方平原河网的水利工程水动力调控提供参考。     

基于图论的城市河网水系连通方案优选——以清潩河许昌段为例

对于复杂河网水系来说,水系连通方案的选择决定了河道是否有效连通以及各种功能能否得以保障。为了优选最佳水系连通方案,本文以清潩河许昌段为研究对象,借助图论法构建了城市水系河网图模型;考虑多闸联合调度以及各节点水量平衡关系,并利用图模型的邻接矩阵和加权邻接矩阵来描述河网水系对水量的分配作用,进而计算整个河网水系各河段和节点的流量值;以水生态景观面积最大为优选目标,结合河网水量分配关系和水力约束建立了多闸联合调度下的水系连通方案优选模型,优选得到在不同工况下的清潩河许昌段最佳水系连通方案。结果显示,在多数连通方案下河网流量可能会超出流量限值,而优选方案下的河网流量不仅可以满足流量约束、保障河网功能需求,还可有效提高水生态景观面积。     

基于加权边连通度和复杂网络方法的多闸坝平原河网连通性分析

河网连通性是满足区域水资源配置、蓄水与防洪减灾、生态保护修复与景观提升需求的重要条件.为了研究多闸坝平原-廊坊市河网水系连通状况,优化廊坊市河网水系连通布局.基于图论理论,考虑河道社会属性和水利工程对河网连通度的影响,以河道分级、分类、河道上闸坝的过流能力和河段长度为边的权值,建立河网的加权邻接矩阵,应用复杂网络分析方...     

潮汐河网闸泵联合调度的水环境效应数值模拟

在已建立的西北江三角洲潮汐河网水量水质数学模型基础上,以COD为水质模拟因子,模拟分析了枯水期沙口、石啃的闸泵站联合调度引水情景下佛山水道的水质改善效果.计算结果表明:(1)上游沙口泵站引水对河道上、下游水质均有一定改善效果;(2)中游石啃泵站引水能明显改善下游水质,但由于其引水对佛山涌涌口以上河段的水流会造成明显的顶...     

太湖流域滨湖城市多水源引水方案优化研究

引调水是目前许多城市改善河道水环境的重要手段,不同引水水源、流量对河道水质、水动力有较大影响,因此需要定量分析不同引水方案对河道水质、水动力的改善程度。以太湖流域无锡滨湖城市河网为研究对象,以太湖流域一维河网水量水质耦合模型为基础,将梅梁湖和五里湖作为引水水源,在不同引水流量条件下定量分析区域水动力和总磷(TP)浓度改善情况。结果表明,梅梁湖引水方案增加引水流量,可以有效提示水体流动性;五里湖引水时,可有效削减主要河道总磷(TP)浓度。考虑梅梁湖水量充足、水质较差,五里湖水质较好但水量不足,提出了双水源(梅梁湖-五里湖)联合调度方案。     

太湖流域平原河网区水系连通性评价

河湖水系连通是流域及区域防洪、供水和水生态安全的重要基础。现有的基于水流阻力与图论的水系连通性评价方法并不适用于连通性受闸门工程调度影响较大的平原河网区,为此提出了改进的水系连通性评价方法,不仅考虑河网中不同类型河道的实际输水能力,还考虑了闸门启闭的开启度。以太湖流域平原河网区为例,运用太湖流域水量水质模型中的概化河网绘制河网图,结合模型计算出各河道水位及闸门开启度,构建出加权邻边矩阵,并利用MATLAB编程算出每个节点连通性,进行了平原河网区典型年时河网水系连通性评价。总体评价结论为太湖流域平原区总体水系连通性较高,但各水利分区的连通性有一定差异,其中阳澄淀泖区和太湖区水系连通性较高。评价结论符合太湖流域平原河网区的实际情况,和前期研究方法的结论基本一致。该方法实现了受闸门调度影响较大河网水系的连通性定量化评价,可用于河网水系连通性变化评估、改善水系连通工程设计等领域。     

基于有序流动的平原河网区水环境联合调度探讨

平原河网地区是城市发达,人口密集的地区,同时又具有水系复杂,水流无规律等特色,合理调控水利工程,促使河湖水体有序流动,对于改善区域水生态环境意义重大。目前,国内外关于水环境调度尚处在探索阶段,以杭嘉湖区作为典型研究区,通过对该区域水体有序流动格局和目标参数分析,采用太湖流域河网水量水质数学模型,研究区域水利工程不同的调度方案对于水体流动性及河网水环境的改善作用。结果表明,通过合理调控杭嘉湖区闸泵水利工程,妥善处理杭嘉湖区三向引水格局,以东导流和太湖为主要引水水源,结合南排工程运行,辅以从太浦河进行引水,可以保持适当的水位差,促进水体流动,对水环境改善起到了一定作用。     

横琴岛中心沟规划水系水体交换效果模拟研究

横琴岛中心沟规划水系为珠江三角洲感潮河网水系,水系内存在多个相互连通的环路,水动力条件差异较大。部分区域水体交换能力较差,容易导致局部的污染蓄积。为了掌握水系在外江潮汐影响条件下水动力水质变化规律,采用DELFT SOBEK软件对水闸联合调度条件下的中心沟规划水系进行了水动力水质数值模拟,获得了非稳态浓度推移过程和水体半交换周期等指标,为水系规划提供了技术支撑。     

不同控源截污水平下平原圩区活水效果研究

平原圩区河网普遍存在水动力不足、自净能力弱的特点,水环境问题突出。控源截污和畅流活水是平原圩区河网常用的水环境治理措施,但大规模控源截污技术条件困难,实施周期较长;畅流活水虽见效快,但持续时间短,因此需两者配合进行。以无锡市锡山区云林街道为研究区,建立水量水质耦合模型,探究不同截污水平下活水调度对区域水环境的影响。结果表明：不同活水调度方式对区域河道水环境影响不同,部分调度方式甚至会使河道水质恶化;控源截污能有效提升全断面水质;当控源截污和畅流活水两种措施结合时,改善效果超过单一手段,且能改善因调度而导致的水质恶化现象。研究成果可为研究区及其他平原圩区河网有效全面地治理水环境问题提供科学依据。     

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。     

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。     

典型约束型河网规划

以常熟市尚湖镇虞西片区的典型约束型河网为研究对象,采用河网水动力模型对约束型河网的结构连通性和河流水资源调配进行了规划研究。结果表明,控制条件下,采用空间结构连通和河网水流计算相结合的方法能充分满足尚湖镇虞西河网水资源分配需求,优化局部河系功能;通过多方案的河网水资源配置,望虞河多口门引水和锡北运河套闸联合调度方案能充分增强河网流动性,保证各水系功能区内水资源需求平衡和潜在的生态环境需水。该方法还能为水系调整提供合理的河道工程规模和设计参数,为保护约束型河网提供技术支持。     

绍兴市上虞区滨江河开挖引水对城北新区内河水质影响分析

通过对城北新区范围内和周边主要河流引水前后水质现状对比,研究滨江河引水水量、运行调度与城北新区内河水质改善效果,利用对水质监测点的同步检测和建立水动力数学模型,对引水效果进行分析。规划河道建成后,城北新区内的河道大都彼此相连,交织成网,有利于内河水体的流动和交换,达到目标水质Ⅲ类标准。     

平原河网区活水畅流对水动力和水质的改善效果

青浦区青松片为典型感潮平原河网区,水动力弱、水流往复。采用数值模拟和现场试验相结合的方法,诊断了现状"西引东排、南引北排"活水方案存在的问题,西引东排流量仅10～20 m~3/s,北排依靠泵排,对河网水动力提升影响范围有限,多数河段为滞留水体。基于吴淞江水位高、拦路港—黄浦江潮差大等水动力特点,提出"北引东排、西南自然引排"活水畅流优化方案。结果表明,优化方案水动力显著提升,主干和中小河道流速分别提升27.5%和18.5%;优化方案引排流量显著提升,西大盈港、东大盈港、油墩港、新通波塘北引吴淞江流量达40 m~3/s;水质显著提升,主干河道水质由Ⅴ至劣Ⅴ类提升至Ⅳ类。     

广州市海珠区河涌水系连通初探

广州市海珠区位于珠江三角洲弱潮河口,针对其河网地区水流双向流容易造成回流,产生淤积现象,致使水流不畅,水质污染严重等问题,提出了水系连通方案:对断头河涌进行疏浚并相互打通,恢复其原有的引、排水功能,实现单向流动;恢复或新开挖河涌2处,连通河涌10处,总长8 210 m。河涌水系连通实施后,区内水环境得到了较大改善。     

常州市运北主城区畅流活水总体方案研究

随着常州市区经济社会快速发展,区域突发性水污染事件时有发生,由于城区排水以合流为主,且内部河道断头浜较多,水系沟通不畅,在近期控源截污难以快速显效的情况下,为满足城区河道水质迅速提升的需求,通过沿江水利工程、城市防洪工程和新建换水工程的联合调度运行,研究并实施城区河道"畅流活水"方案,可有效改善城区河道水环境。