【摘要】：橡膠壩作為一種低水頭擋水構(gòu)筑物,主要由壩基、中墩、壩袋及錨固等土建部分,以及充放水(氣)及控制系統(tǒng)等部分組成。國務(wù)院簽發(fā)的“水十條”政令中強(qiáng)調(diào):發(fā)揮好控制性水利工程在改善水質(zhì)中的作用。傳統(tǒng)水利工程在逐漸地向生態(tài)水工方向發(fā)展,渾河王家灣橡膠壩位于渾河沈撫段,是渾河進(jìn)入沈陽后的一個重要控制性水利工程。因此,在分析王家灣橡膠壩具有改善水質(zhì)的調(diào)度潛力的基礎(chǔ)上,基于傳統(tǒng)的防洪興利的基本調(diào)度方案,制定以水質(zhì)為目標(biāo)的橡膠壩調(diào)度方案尤為重要。本文旨在優(yōu)化王家灣橡膠壩的調(diào)度方式,使其能發(fā)揮改善水質(zhì),削減下游污染物濃度,緩沖污水處理廠排污的潛在價值。其主要研究內(nèi)容和研究成果有:(1)利用七個實(shí)測大斷面成果插值出研究區(qū)域的地形高程數(shù)據(jù),建立近壩區(qū)水動力和水質(zhì)的數(shù)學(xué)模型,選用DHIMIKE21商業(yè)軟件的水動力模塊(HD)和生態(tài)實(shí)驗(yàn)室模塊(Eco Lab),建立研究區(qū)的二維可視化模型,并驗(yàn)證了模型的精度能夠達(dá)到模擬要求。(2)考慮橡膠壩原有的防洪興利的功能以及其結(jié)構(gòu)上的限制因素。重新計(jì)算其泄流量與調(diào)度方式的關(guān)系,篩選出王家灣橡膠壩的五種調(diào)度方式作為備選:即七跨溢流、七跨泄流、左岸1#,2#兩跨集中泄流和左岸1#或2#跨集中泄流,方案可以滿足灌溉期及汛期Q606m3/s時的絕大多數(shù)情況的水質(zhì)調(diào)度,及百年一遇的泄洪需求。(3)模擬計(jì)算了典型流量近壩區(qū)的流場與水質(zhì)場,流場方面:橡膠壩在七跨鼓壩溢流與七跨全塌過流兩種方案下,橫向與縱向流速都較均勻,而集中泄流的三種情況表現(xiàn)出壩前繞流區(qū)與壩后環(huán)流區(qū),并具有較大的橫向分速度;水質(zhì)場方面:水質(zhì)指標(biāo)的濃度場受水流場的影響很大,其中七跨鼓壩溢流的方案強(qiáng)化水體自凈的作用最為明顯;COD指標(biāo)與NH3-N指標(biāo)的濃度場表現(xiàn)出較為一致的二維分布特點(diǎn)。(4)設(shè)計(jì)不同的來水流量,對比共14種不同工況下下游對照斷面的COD和NH3-N指標(biāo)的削減量與削減率,發(fā)現(xiàn)當(dāng)流量同為Q=100m3/s時,削減率由大到小依次為七跨鼓壩溢流七跨塌壩泄流單跨水壩集中泄流雙跨水壩集中泄流;當(dāng)流量大于Q=200m3/s時,三種集中泄流調(diào)度方式下的下斷面指標(biāo)濃度的削減率反超全跨塌壩泄流;當(dāng)來流量增大時,主要受停留時間的影響,所有調(diào)度方案下的兩水質(zhì)指標(biāo)濃度的削減率都會隨之下降,其中全跨泄流方案下的削減率受流量影響最大,COD指標(biāo)的削減率受流量影響比NH3-N指標(biāo)大。(5)設(shè)計(jì)不同來流污染物的濃度,模擬相同流量下污染負(fù)荷對橡膠壩水質(zhì)調(diào)度能力的影響發(fā)現(xiàn):無論在哪種污染物負(fù)荷下,下斷面的污染物削減率始終是七跨溢流方案時最大;但隨著污染物濃度增大,污染物的削減量也隨之增大;同調(diào)度方式下污染負(fù)荷增大,調(diào)控能力均有小幅下降的趨勢,NH3-N指標(biāo)的削減率受污染負(fù)荷影響比COD指標(biāo)大;然而調(diào)度方案對削減率的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于污染負(fù)荷對削減率的影響。(6)擬利用王家灣橡膠壩降低污水排放口對河流水質(zhì)的影響,對比4個備選排污位置及3種調(diào)度方式共12種不同工況,統(tǒng)計(jì)其污染帶的大小。模擬結(jié)果顯示:七跨溢流或者全塌泄流而言,排污口位置設(shè)置在壩上或者壩下,對排放后的污水的稀釋降解影響不大,河中心排放優(yōu)于岸邊排放。對于集中泄流而言,四種排污位置壩上排污好于壩下排污,而壩下河中心排污會產(chǎn)生大面積的橢環(huán)狀污染帶,應(yīng)該極力避免。在所有工況中,屬壩上河中心排污位置與橡膠壩調(diào)度方式1#跨集中泄流組合工況下,污染帶面積最小僅為1.3×10-2km2。(7)定義橡膠壩可調(diào)性的概念。以綜合削減潛力η作為可調(diào)性的量化指標(biāo)。在假設(shè)上游入流污染負(fù)荷不變的前提下,上游來流量越小,最大削減潛力越大。最大綜合削減潛力ηmaxl.51%。綜合削減潛力η值不隨污染負(fù)荷發(fā)生明顯變化,這說明了當(dāng)污染物濃度在自凈范圍內(nèi)時,其污染物濃度改變量與本底指標(biāo)濃度成正比,而各調(diào)度方式間的可調(diào)性的關(guān)系并不變化。
【學(xué)位授予單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X52;TV644
【圖文】：

渾河是遼寧東部地區(qū)較大的河流。其流域南部與太子河毗鄰；北與清、柴、范河接部以龍崗山脈和鴨綠江及松花江流域分界。渾河發(fā)源于長白山支脈滾馬嶺，自東北流至營盤附近，左岸納入支流蘇子河，然后流經(jīng)撫順、沈陽至黃土坎后，右岸納入河，最后在三岔河處與太子河匯合，一同注入大遼河。渾河全長４１５ｋｍ，流域面積１１４方公里。逡逑渾河上游為山地，海拔高程一般在４００￣８００ｍ之間，中游至撫順段為地勢較緩勢地帶，平均高程為４００？５００ｍ，至沈陽段進(jìn)入平原地帶，平均高程為３０￣５０ｍ。全流約占６０％左右，平原約占３０％左右。逡逑．２研究區(qū)地況逡逑本研究主要針對渾河王家灣橡膠壩展開，下文提及橡膠壩和王家灣壩，均指渾河橡膠壩。王家灣橡膠壩工程位于渾河沈陽城市段，距上游東陵大橋２．０４ｋｍ，距下游４．８６邋ｋｍ。模擬的區(qū)域范圍不小于橡膠壩的影響范圍，劃定研宄區(qū)域包括王家灣橡膠以及其壩上７００ｍ，壩下２１００ｍ范圍內(nèi)的水域，研究區(qū)域在北緯４１°４６＇１４．３０＂￣４１°４７＇１１．經(jīng)邋１２３°３０＇４５．０６＂？１２３。３２＇１］．０１＂之間，水域面積約為邋１．１２ｋｍ２。逡逑

圖２．２渾河王家灣區(qū)域流量月均流量逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ａｎｎｕａｌ邋ｒｕｎｏｆｆ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｗａｎｇｊｉａｗａｎ邋ａｒｅａ邋ｏｎ邋Ｈｕｎ邋Ｒｉｖｅｒ邋ｂａｓｉｎ逡逑由圖２．２可見，王家灣區(qū)域河道流量受季節(jié)影響明顯，表現(xiàn)為年內(nèi)分配不均勻，灌溉逡逑期受上游大伙房水庫放水影響。自上年９月至次年４月為非汛期，平均流量不超過３６ｍ３／ｓ；逡逑５月？６月開始進(jìn)入灌溉期，上游大伙房水庫以Ｑ＝２００？４００ｍ３／ｓ的泄流量間歇放水；主汛期逡逑７邋￣８月過流量占全年流量的７７．４％左右。冬季流量主要來自上游污水廠排放以及地下水補(bǔ)逡逑給。逡逑２．１．４水質(zhì)狀況逡逑渾河沈王家灣研究區(qū)域位于渾河沈陽城市段的起點(diǎn)，北岸為沈陽市東陵區(qū)，南岸為沈逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2721410