隨著福州經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,福州市主城區(qū)水生態(tài)受損嚴(yán)重,黑臭水體現(xiàn)象愈發(fā)普遍,為解決城區(qū)水環(huán)境問(wèn)題,研究城區(qū)河網(wǎng)水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和水環(huán)境變化規(guī)律刻不容緩。本文以福州江北城區(qū)河網(wǎng)水系為對(duì)象,在水文要素觀測(cè)的基礎(chǔ)上,利用河網(wǎng)水系特點(diǎn)、水生態(tài)與水環(huán)境現(xiàn)狀建立一維水量水質(zhì)數(shù)學(xué)模型。在模型構(gòu)建的基礎(chǔ)上,采用2012月8月及2012年10月兩次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的水位流量數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行率定和驗(yàn)證,結(jié)果表明,所構(gòu)建的水動(dòng)力水質(zhì)耦合模型能較好的反映現(xiàn)狀工況調(diào)控下的水流及污染物運(yùn)動(dòng)分布的規(guī)律特征,滿足本研究的實(shí)際需求。選取NH_3作為考察水質(zhì)的重要指標(biāo),利用建立的耦合模型在50%、60%、70%、80%截污率條件下模擬江北城區(qū)內(nèi)河現(xiàn)狀補(bǔ)水工程和“完善工程”(規(guī)劃生態(tài)補(bǔ)水工程)兩種情形下的水動(dòng)力水質(zhì)情況,研究分析河道水流水質(zhì)的時(shí)空變化特點(diǎn),查明內(nèi)河水動(dòng)力水質(zhì)存在的問(wèn)題,對(duì)于存在的主要問(wèn)題,開展內(nèi)河閘泵聯(lián)合調(diào)度方案研究。針對(duì)閘泵聯(lián)合調(diào)度的研究,利用SCE-UA算法優(yōu)化水工建筑物調(diào)控參數(shù),構(gòu)建基于SCE-UA的優(yōu)化模型,模擬兩種設(shè)定的優(yōu)化情景,優(yōu)選出最佳的調(diào)度方案,以期達(dá)到合理分配水量、改善內(nèi)河水質(zhì)的目標(biāo)。本文主要研究結(jié)論如下:(1)利用已驗(yàn)證的水動(dòng)力水質(zhì)模型對(duì)現(xiàn)狀補(bǔ)水工程進(jìn)行模擬,結(jié)果表明,在現(xiàn)狀工況下新西河泵站的引水量對(duì)白馬河水系的水質(zhì)影響明顯,其中,大慶河水質(zhì)的變化幅度最為劇烈;光明港水系中瀛洲河、光明港一支河等河道受沿江水閘關(guān)閉的影響,導(dǎo)致水質(zhì)很差;晉安河水系中屏東河-五四河-瓊東河區(qū)域和瓊東河-打鐵港區(qū)域因引水流量分配不合理,東部磨洋河水系、新店片水系以及晉安河支流因得不到水源補(bǔ)充,都產(chǎn)生可不同程度的水質(zhì)問(wèn)題。(2)利用構(gòu)建的模型對(duì)“完善工程”進(jìn)行模擬,結(jié)果表明,在“完善工況”下白馬河水系和光明港水系水質(zhì)改善效果與現(xiàn)狀工程接近;晉安河水系水質(zhì)的改善效果降低,其中,屏東河、打鐵港的水質(zhì)問(wèn)題最為突出;磨洋河上游水質(zhì)較好,但磨洋河下游水質(zhì)并沒有明顯改善;新店片水系因獲得足夠的補(bǔ)水,整體上水質(zhì)得到改善。(3)在“完善工程”的基礎(chǔ)上,開展優(yōu)化方案研究,利用SCE-UA算法求解優(yōu)化模型的水工建筑物的參數(shù),基于已驗(yàn)證的模型對(duì)兩種優(yōu)化方案進(jìn)行模擬,考察兩種優(yōu)化方案下水質(zhì)的改善情況。結(jié)果表明,兩種方案改善效果相當(dāng),均能使江北內(nèi)河水質(zhì)達(dá)到地表Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)。但對(duì)于打鐵港河道,通過(guò)比較NH_3指標(biāo)峰值,得出優(yōu)化方案二的改善效果是方案一的2.6倍,是“完善工程”的4.5倍。另外,考慮到建設(shè)水閘的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全等因素,得出方案二優(yōu)于方案一的結(jié)論。通過(guò)本文研究,在江北城區(qū)河網(wǎng)開展的水量水質(zhì)耦合模型模擬和小區(qū)域聯(lián)合調(diào)度成果,具有較好的適應(yīng)性和可靠性,對(duì)福州主城區(qū)以及具有相似河流水系特點(diǎn)的城市的水環(huán)境保護(hù)和治理提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。
【學(xué)位單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TV213.4;X52
【部分圖文】：

主要技術(shù)路線圖

2 研究區(qū)域概況位置及地形地貌州簡(jiǎn)稱榕城，是福建省省會(huì)，地處中國(guó)東南沿海，與臺(tái)灣省隔海相望。位于北′~26°39′，東經(jīng) 118°08′~120°31′，西鄰南平、三明，北接寧德市，南接莆田市，。福州全市總面積約 1.20 萬(wàn) km2，其中市區(qū)總面積約 1043km2。全市海域總面 萬(wàn)平方公里，海岸線長(zhǎng) 1137 公里[42]。究區(qū)屬于典型河口盆地，以山地、丘陵地貌為主，占全區(qū)土地總面積的 72.68%城，北起蓮花峰，南至五虎山，西起大腹山，東達(dá)鼓山，地勢(shì)西高東低，北高拔多在 600~1000m 之間。研究區(qū)屬于閩江流域，流域內(nèi)最大河流閩江橫貫城市流入海，將福州分成兩大城區(qū)[43]，北部為主城區(qū)包含晉安區(qū)、鼓樓區(qū)、臺(tái)江區(qū)區(qū)，南部整個(gè)島嶼為倉(cāng)山區(qū)，如圖 2-1 所示。利用 ArcGIS 對(duì)其進(jìn)行地形渲染2-2 所示，可以發(fā)現(xiàn)，城區(qū)外被群山環(huán)抱，城區(qū)內(nèi)整體地勢(shì)較平坦，內(nèi)河水系較

圖 2-2 研究區(qū)詳細(xì)地形及水系圖Figure 2-2 Detailed terrain and water system map of the study area文條件海洋性亞熱帶季風(fēng)氣候，全年冬短夏長(zhǎng)，溫暖濕潤(rùn)，年平均日照數(shù)為時(shí)；年平均氣溫為 19.3℃；年相對(duì)濕度約 77%；主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，多/s[44]；年平均降水量為 900～2100mm，在對(duì) 106a(1900～2005 年)來(lái)福計(jì)分析，平均每年約 2 次，并且未來(lái)有增大的趨勢(shì)[44],多集中在 7-9 月，期間帶來(lái)的連續(xù)高強(qiáng)度、歷時(shí)短的降雨極易導(dǎo)致洪澇災(zāi)害。福州冬季一山等海拔較高地區(qū)有零星降雪。實(shí)測(cè)流量站，在北部山區(qū)有赤橋水文站，雨量站主要有解放大橋、赤橋。根據(jù)閩江下游竹岐水文站 1934 年至 2011 年的統(tǒng)計(jì)資料，多年平均年 m3，最大值為 2010 年 845.92 億 m3，最小為 1971 年 268 億 m3，流域?yàn)?966mm。從竹岐站 1934 年～2011 年共 77 年資料統(tǒng)計(jì)（缺 1941 年） 2004 年洪峰流量為 3580m3/s，實(shí)測(cè)最大值為 1998 年 6 月 23 日洪[45]

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 童曄;朱大偉;;數(shù)值模擬在平原河網(wǎng)地區(qū)供水規(guī)劃中的應(yīng)用研究[J];水利規(guī)劃與設(shè)計(jì);2015年01期

2 龔然;徐進(jìn);邵燕平;;WASP模型湖庫(kù)水環(huán)境模擬國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展綜述[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2014年10期

3 張景;張文婷;;SCE-UA算法在水環(huán)境系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題中的應(yīng)用[J];三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年05期

4 高學(xué)瓏;;福州市感潮河網(wǎng)水動(dòng)力水質(zhì)耦合模型研究[J];中國(guó)給水排水;2014年13期

5 張景;張文婷;邢寶龍;;SCE-UA算法在水環(huán)境系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題中的應(yīng)用[J];水資源保護(hù);2014年03期

6 王曉廣;;生態(tài)文明視域下的美麗中國(guó)建設(shè)[J];北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版);2013年02期

7 陳虹;朱明栓;;福州內(nèi)河河網(wǎng)精細(xì)水流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型研究[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2010年05期

8 李義天;唐偉明;;河網(wǎng)汊點(diǎn)分組解法的自動(dòng)分組技術(shù)及優(yōu)化[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2008年03期

9 余金星;陳虹;;福州內(nèi)河水環(huán)境問(wèn)題及綜合治理建議[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2006年08期

10 李軍,應(yīng)舒;溫瑞塘河市區(qū)河道引水沖污工程的水利調(diào)度研究[J];溫州大學(xué)學(xué)報(bào);2002年02期

本文編號(hào)：2810353