發(fā)布時間：2020-07-27 17:58

【摘要】： 隨著城市化進(jìn)程的加快,城市水環(huán)境惡化越來越嚴(yán)重。對城市水環(huán)境的有效管理是當(dāng)前水資源與水環(huán)境保護(hù)工作面臨的難題和新的挑戰(zhàn)。本文從理論分析、數(shù)學(xué)模型、計(jì)算機(jī)模擬以及實(shí)際應(yīng)用等多角度,對河流生態(tài)環(huán)境需水的基礎(chǔ)理論、實(shí)現(xiàn)途徑、仿真檢驗(yàn)等進(jìn)行了系統(tǒng)研究,以期為實(shí)現(xiàn)城市水環(huán)境的質(zhì)量改善提供技術(shù)支持。 本文在國內(nèi)外河流生態(tài)環(huán)境需水量大量文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上,深入探討了城市河流生態(tài)環(huán)境需水量的概念和內(nèi)涵、理論基礎(chǔ)、研究范疇及特征,并界定了其組成部分。將城市河流生態(tài)環(huán)境需水量定義為維持城市河流生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)功能不再惡化并逐漸得到改善所消耗的水資源量,或生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)揮期望的生態(tài)環(huán)境功能所需的水量;指出城市河流生態(tài)環(huán)境需水是基于城市生態(tài)環(huán)境學(xué)理論、水文循環(huán)原理和水環(huán)境承載力理論的研究;界定城市河流環(huán)境需水量由水生生物棲息需水量、河流輸沙需水量、水鹽平衡需水量、污染物稀釋凈化需水量、補(bǔ)充蒸發(fā)水量和補(bǔ)給地下水量組成,降雨引起的徑流量可以作為河流生態(tài)環(huán)境水的補(bǔ)給水量計(jì)算,并對上述幾個子模型進(jìn)行組合,列出組合公式。將該計(jì)算模型應(yīng)用于大慶市黎明河的研究結(jié)果表明,黎明河的理論生態(tài)環(huán)境需水量隨時間和空間變化,各河段平均環(huán)境需水量分別為4.50 m~3/s、3.80 m~3/s和4.59 m~3/s。 在河流生態(tài)環(huán)境需水理論的基礎(chǔ)上,初步建立了河流生態(tài)環(huán)境需水優(yōu)化配置體系。剖析了環(huán)境需水優(yōu)化配置改善水環(huán)境的概念內(nèi)涵、機(jī)理、主要研究任務(wù)、優(yōu)化配置原則,并對其適用條件以及進(jìn)行實(shí)際調(diào)度需要考慮的問題進(jìn)行了詳細(xì)探討。對優(yōu)化配置的目標(biāo)辨識和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了研究,建立了模糊多目標(biāo)規(guī)劃的河流生態(tài)環(huán)境需水優(yōu)化配置模型,并采用遺傳算法對其進(jìn)行求解。該數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于大慶市黎明河的結(jié)果表明,為實(shí)現(xiàn)水資源的節(jié)約、綜合效益損失和水環(huán)境容量三個目標(biāo)達(dá)到協(xié)調(diào),河流的生態(tài)環(huán)境水優(yōu)化配置水量為3.07 m~3/s,比單純的理論生態(tài)環(huán)境水量減少33.1%。 為鞏固環(huán)境需水配置改善河流水環(huán)境的效果,還應(yīng)該重視周邊污染源的有效控制,將污水處理廠的規(guī)劃和環(huán)境需水優(yōu)化配置相結(jié)合共同改善河流水環(huán)境,建立了灰色非線性規(guī)劃的河流生態(tài)環(huán)境需水優(yōu)化配置數(shù)學(xué)模型。該模型以規(guī)劃的污水處理廠中污染物質(zhì)的去除率以及水庫湖泊向河流中的補(bǔ)充水量作為模型的決策變量,總的運(yùn)行成本最小化為決策目標(biāo),保證河流水質(zhì)達(dá)標(biāo)。采用了遺傳算法對該灰色非線性規(guī)劃模型進(jìn)行求解。將所建灰色非線性規(guī)劃模型應(yīng)用于大慶市黎明河流域的規(guī)劃中,獲得了較滿意的污水處理廠和湖泊水庫釋放水量的規(guī)劃結(jié)果。 為在更廣義的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)河流環(huán)境需水優(yōu)化配置并檢驗(yàn)其工程效果,對城市河流生態(tài)環(huán)境需水優(yōu)化配置的動態(tài)仿真進(jìn)行了研究。根據(jù)實(shí)際的水環(huán)境抽象出與之近似的物理組件模型和概念組件模型,并研究了其基本屬性和方法。其中物理組件模型包括構(gòu)成和影響水環(huán)境的河流、湖泊、水庫、以及污水處理廠等實(shí)體組件模型;概念組件模型包括與水量有關(guān)的降雨徑流模型對象、人工調(diào)節(jié)河流的水動力學(xué)仿真對象、與水質(zhì)相關(guān)的水質(zhì)模型對象和水質(zhì)仿真對象以及水污染控制的水質(zhì)控制策略對象和水質(zhì)級別對象等�；谟邢驘o環(huán)圖將建立的各物理組件模型構(gòu)建為流域水環(huán)境網(wǎng)絡(luò)模型圖,研究了相應(yīng)的運(yùn)行和仿真算法,建立了流域河流環(huán)境需水優(yōu)化配置的仿真運(yùn)行機(jī)制。進(jìn)行了流域水環(huán)境質(zhì)量改善仿真系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),包括三個主要子模塊:水量仿真模塊、水質(zhì)仿真模塊和水環(huán)境質(zhì)量改善措施仿真和評估模塊。并對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：X171.1
【圖文】：

- 59 -圖 4-1 污水處理效率的經(jīng)濟(jì)性Fig.4-1 Economic analysis of wastewater treatment efficiency

非線性規(guī)劃區(qū)間解示意圖（a）二個約束情況（b）三ig. 4-2 Regional solutions of grey nonlinear programma) Two constrains included (b) three constrains include解如式(4-17) 和(4-18)的灰色非線性規(guī)劃模型(b) 1

- 96 -圖 6-1 大慶市黎明河流域圖Fig.6-1 Mapping of the Liming River-basin in Daqing City

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 毛寧;秦華鵬;;面向城市水系環(huán)境需水的再生水空間配置——以深圳市寶安區(qū)為例[J];環(huán)境污染與防治;2011年10期

2 劉靜玲;任玉華;楊志峰;崔保山;;流域生態(tài)需水學(xué)科維度方法研究與展望[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2010年10期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 左悅;沈陽市南運(yùn)河水系的水環(huán)境污染調(diào)控研究[D];沈陽建筑大學(xué);2011年

本文編號：2772172