基于水环境容量的严寒地区河流闸坝优化调控研究

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1、基于水环境容量的严寒地区河流闸坝优化调控研究Studyonoptimalcontrolofrivergatedaminseverecoldregionbasedonwaterenvironmentalcapacity研究生：冷杰雯指导教师：马兴冠教授学科专业：环境科学与工程二〇一七年三月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文基于水环境容量的严寒地区河流闸坝优化调控研究作者姓名：冷杰雯入学年份：2014年9月指导教师：马兴冠教授学科专业：环境科学与工程申请学位：工学硕士所在单位：市政与环境工程学院论文提交日期：2017年3月论文答辩日期：2017年3月学位授予日期：201

2、7年3月答辩委员会主席：李培军答辩委员会组成：傅金祥郜玉楠黄殿男袁雅姝论文评阅人：声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：2017年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其授权机构）可以

3、将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览。（如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。）作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：不限□半年□一年□一年半□两年□作者签名：导师签名：日期：2017年3月日期：2017年3月硕士研究生学位论文摘要I摘要严寒地区河流季节性明显，年内径流量分布极其不均，冰封期水污染严重。同时，闸坝的建立又使河道水流状况发生显著的改变，流速变缓，稀释自净能力下降，加剧了水质的恶化。水环境容量即在一定水质目标下，水体能够容纳的污染物的最大量，是河流健康稳定运行的基础。而闸坝的拦蓄功能和对流量的调节功能，可以实现资源的优化配置

4、乃至增大容量。《水十条》也指出要加强江河湖库水量调度管理，完善水量调度方案，发挥好控制性水利工程在改善水环境中的作用。将环境容量考虑进闸坝的调控规则中，对闸坝基于水环境容量的优化调控展开研究，有利于避免水污染突发事故的发生；有利于客观评价闸坝工程的建立及闸坝群的运行对河流的影响，对完善闸坝优化调控模式的研究和流域水污染整治、生态文明建具有重要意义。本文以浑河流域沈抚段为研究对象，分水期计算了现状水环境容量，以区域水环境容量总量最大为目标，并充分考虑流域水资源条件，建立严寒地区河流闸坝群单目标优化调控模型，通过遗传算法求解，以MATLAB编程实现。并基于不同情景，制定闸坝优化调控方案，为研究

5、区域水环境容量的提高和水环境质量的改善提供理论依据和决策支持。首先从流域尺度上综合考虑河流地形、水文、水利工程、水质等几个方面的特征，概化流域模型，建立一种适用于北方河流水环境容量特点的计算模式：将全年划分为主汛期、灌溉压盐期、平水及冰封期，分别确定其容量计算方法，并对参数进行科学合理的估算。其中，设计库容是利用ArcGIS的体积计算功能来确定的，降解系数是由两种估算方法相结合的方式分析得出。并在零维计算模型中引入风险系数来修正实际参与稀释自净的水体体积。计算得全年COD环境容量为：7100.44t/a、NH3-N环境容量为：715.32t/a。总排污量为：8981.86t/a，NH3-N

6、：2009.73t/a，削减量应为：COD：-1881.42t/a，NH3-N：-1294.41t/a。在总结现有调控理论的基础上，初步提出基于水环境容量的严寒地区河流闸坝调控理论。并在来水量不变的条件下，以流域水环境容量最大为目标，基本生态需水量与闸坝最大泄流量为约束条件，建立闸坝调控的优化模型，通过遗传算法编程求解。给出基于现状来水下的闸坝优化调控的两种方案和基于大伙房调水冲污的调水量计算。情景一：基于月平均径流量的优化调控原则是：闸坝不存蓄水量，仅在闸坝间进行流量调节，得出各闸坝的月泄流量；情景二的方案是基于预蓄预泄规则的调控方案：在主汛期过后，9月份开始拦河蓄水，并在水量匮乏的3月

7、、4月、10月、11月向下游均匀放水；情3景三计算了从大伙房引清冲污所需要的最小调水量为9.16亿m/a。本文的研究成果为严寒地区河流的闸坝优化调控提供了一种新的思路，为决策者运行管理闸坝提供参考。关键词：水环境容量；严寒地区河流；闸坝群优化调控；遗传算法；ArcGISII摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractTheseasonalcharacteristicsofriversin