平原河網(wǎng)地區(qū)水質(zhì)水量綜合調(diào)控研究

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1、＿表庠次ｆＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中國(guó)第—所現(xiàn)代大學(xué)ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５學(xué)科專(zhuān)業(yè)：水利工程金相楠作者姓名：馮平教授指導(dǎo)教師：天津大學(xué)研究生院２０１６年１１月，ｉ摘要平原河網(wǎng)地區(qū)自然條件優(yōu)越，社會(huì)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，人口較多，工業(yè)農(nóng)業(yè)發(fā)展較快，但其水資源往往難以承受巨大的環(huán)境壓力。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)張和人類(lèi)活動(dòng)的不斷干預(yù)，平原河網(wǎng)地區(qū)的水閘、泵站不斷增多，河道連通性逐漸變差，加之城市大量點(diǎn)源及非點(diǎn)源污染物排入河道，導(dǎo)致平原河網(wǎng)地區(qū)的水環(huán)境問(wèn)題十分嚴(yán)峻。海河流域作為典型的平原河網(wǎng)地區(qū)，受城市化影響，河流形態(tài)單一，人工

2、干擾較多，水體靜止，污水大量排放，面源污染物直接入河，河流生態(tài)徑流量小，復(fù)氧能力差，存在嚴(yán)重的水環(huán)境問(wèn)題。因此，以?xún)艋拥浪|(zhì)、增強(qiáng)河流連通性、提升河網(wǎng)水環(huán)境、改善區(qū)域水生態(tài)為目標(biāo)，開(kāi)展以海河干流區(qū)域?yàn)榉独钠皆泳W(wǎng)地區(qū)水質(zhì)水量綜合調(diào)控研究，具有一定實(shí)踐意義。本文以海河干流區(qū)域作為研究對(duì)象，以圣維南方程和一維對(duì)流擴(kuò)散方程為理論基礎(chǔ)，構(gòu)建一維水動(dòng)力水質(zhì)耦合模型，通過(guò)模擬引灤調(diào)水和干支流循環(huán)等水質(zhì)改善措施，分析河道水體置換特性以及水質(zhì)變化規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上采用正交試驗(yàn)法優(yōu)選出合理的水質(zhì)水量綜合調(diào)控方案，為改善海河干流地區(qū)的水質(zhì)現(xiàn)狀提供科學(xué)依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：（1）結(jié)合地

3、形資料、水位流量資料和水質(zhì)資料，建立海河干支流河網(wǎng)一維水動(dòng)力水質(zhì)耦合模型。利用2015年和2014年的實(shí)測(cè)水位、流量和水質(zhì)資料，對(duì)模型的水動(dòng)力參數(shù)和水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行了率定和驗(yàn)證。結(jié)果表明，模擬值與實(shí)測(cè)值吻合度較好，模型能夠反映出研究區(qū)域的水動(dòng)力水質(zhì)特性。（2）利用模型模擬不同條件下的循環(huán)調(diào)水方案，分析討論海河干支流河網(wǎng)水質(zhì)的變化規(guī)律。當(dāng)不考慮污染物衰減作用時(shí)，水質(zhì)變化是靠污染物對(duì)流擴(kuò)散作用實(shí)現(xiàn)的，在相同的引水時(shí)間內(nèi)，流量越大，水體的置換效果越好；而當(dāng)引水流量相同時(shí)，引水時(shí)間越長(zhǎng)，水體置換效果越好。當(dāng)考慮污染物衰減作用時(shí)，水質(zhì)的變化受污染物對(duì)流擴(kuò)散作用和污染物衰減作用的雙重影響，引

4、水流量大小決定了引水初期水體交換的速率；引水時(shí)間的長(zhǎng)短決定了污染物對(duì)流擴(kuò)散發(fā)揮的效用。（3）綜合考慮引水流量、引水時(shí)間、二道閘調(diào)度方式和干支流循環(huán)路徑等因素，以正交試驗(yàn)法為基礎(chǔ)，提出了三因素四水平正交試驗(yàn)表，在每個(gè)路徑下制定了16個(gè)循環(huán)調(diào)水方案，利用一維水動(dòng)力水質(zhì)耦合模型計(jì)算各個(gè)方案的優(yōu)選指標(biāo)，得出了最適合的循環(huán)調(diào)水方案以及最優(yōu)循環(huán)路徑。經(jīng)綜合比較可得，路徑5為最優(yōu)循環(huán)路徑。關(guān)鍵詞：水質(zhì)水量，一維水動(dòng)力水質(zhì)耦合模型，循環(huán)調(diào)水方案，正交試驗(yàn)IABSTRACTPlainrivernetworkareahassuperiornaturalconditions,thesocialan

5、deconomicdeveloped,havingmorepopulation.Theindustryandagricultureisdevelopingrapidly.Butitswaterresourcesareoftenhardtobearthehugeenvironmentalpressure.Withtheconstantexpansionofthecitysizeandthecontinuousinterventionofhumanactivities,thesluiceandpumpingstationscontinuetoincrease.Theriverco

6、nnectivitybecomesworse,coupledwithlargenumberofpointsourcesandnon-pointsourcepollutantsfromcitydischargedintotheriver,leadingtotheplainrivernetworkwaterenvironmentproblemisveryserious.Asatypicalplainrivernetworkarea,theHaiheRiverBasin,influencedbyurbanization,hasjustasingleriverpattern.Thep

7、roblemincludes:manyartificialdisturbances,rainandsewagedischarging,andnon-pointsourcepollutantsdirectlyintotheriver,thesmallecologicalrunoffandthepoorreoxygenationcapability.Therearemanyseriouswaterenvironmentalproblems.Therefore,itisofpracticalsignifica