平原河网地区水质水量综合调控研究

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1、＿表庠次ｆＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第—所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５学科专业：水利工程金相楠作者姓名：冯平教授指导教师：天津大学研究生院２０１６年１１月，ｉ摘要平原河网地区自然条件优越，社会经济较为发达，人口较多，工业农业发展较快，但其水资源往往难以承受巨大的环境压力。随着城市规模的不断扩张和人类活动的不断干预，平原河网地区的水闸、泵站不断增多，河道连通性逐渐变差，加之城市大量点源及非点源污染物排入河道，导致平原河网地区的水环境问题十分严峻。海河流域作为典型的平原河网地区，受城市化影响，河流形态单一，人工

2、干扰较多，水体静止，污水大量排放，面源污染物直接入河，河流生态径流量小，复氧能力差，存在严重的水环境问题。因此，以净化河道水质、增强河流连通性、提升河网水环境、改善区域水生态为目标，开展以海河干流区域为范例的平原河网地区水质水量综合调控研究，具有一定实践意义。本文以海河干流区域作为研究对象，以圣维南方程和一维对流扩散方程为理论基础，构建一维水动力水质耦合模型，通过模拟引滦调水和干支流循环等水质改善措施，分析河道水体置换特性以及水质变化规律，并在此基础上采用正交试验法优选出合理的水质水量综合调控方案，为改善海河干流地区的水质现状提供科学依据。主要研究内容和结论如下：（1）结合地

3、形资料、水位流量资料和水质资料，建立海河干支流河网一维水动力水质耦合模型。利用2015年和2014年的实测水位、流量和水质资料，对模型的水动力参数和水质参数进行了率定和验证。结果表明，模拟值与实测值吻合度较好，模型能够反映出研究区域的水动力水质特性。（2）利用模型模拟不同条件下的循环调水方案，分析讨论海河干支流河网水质的变化规律。当不考虑污染物衰减作用时，水质变化是靠污染物对流扩散作用实现的，在相同的引水时间内，流量越大，水体的置换效果越好；而当引水流量相同时，引水时间越长，水体置换效果越好。当考虑污染物衰减作用时，水质的变化受污染物对流扩散作用和污染物衰减作用的双重影响，引

4、水流量大小决定了引水初期水体交换的速率；引水时间的长短决定了污染物对流扩散发挥的效用。（3）综合考虑引水流量、引水时间、二道闸调度方式和干支流循环路径等因素，以正交试验法为基础，提出了三因素四水平正交试验表，在每个路径下制定了16个循环调水方案，利用一维水动力水质耦合模型计算各个方案的优选指标，得出了最适合的循环调水方案以及最优循环路径。经综合比较可得，路径5为最优循环路径。关键词：水质水量，一维水动力水质耦合模型，循环调水方案，正交试验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