浦东新区两水平衡闸泵调度方案模拟研究

通过模型模拟和监测相结合的技术手段,分析浦东新区典型泵站污染物排江对局部河道水质的影响,进而研究在不同雨型、潮汐条件、闸泵调度方案下,雨泵排江污染物在河道水体中的滞留时间和浓度变化,寻求既能减少泵站污染物放江对河道水环境的影响,又能为防汛更安全控制泵站水位和河道水位的闸泵调度方案,从而提升“水安全”和“水环境”的平衡。

平原河网地区闸泵群联合调度水环境模拟

为探索闸泵联合调度对水环境的改善作用,以苏州城市中心区为研究对象,基于实测数据构建河网一维水动力-水质数值模型,模拟了45个关键水工调控工程;对污染源做了详细的分类计算,采用实测水质资料对模型进行验证。利用该模型研究了平水年现状调度方案下的水质变化规律,结果表明,CODCr和NH+4-N质量浓度变化与水位呈负相关,且枯水期水质呈现西北好东南差的特点。针对此特点,提出利用城市中心区闸泵群对西塘河引水量进行再分配,作为枯水期水质改善的调度方案,模拟结果表明,在新的调度方案下,大部分区域的水质都能达到更优一级的标准,各站点的污染物浓度都有大幅减少,最多减少了49.7%。

潮汐河网闸泵联合调度的水环境效应数值模拟

在已建立的西北江三角洲潮汐河网水量水质数学模型基础上,以COD为水质模拟因子,模拟分析了枯水期沙口、石啃的闸泵站联合调度引水情景下佛山水道的水质改善效果。计算结果表明:(1)上游沙口泵站引水对河道上、下游水质均有一定改善效果;(2)中游石啃泵站引水能明显改善下游水质,但由于其引水对佛山涌涌口以上河段的水流会造成明显的顶托作用,当沙口泵站引水流量小于10m3/s时,随着石啃泵站引水量的增加,街边断面水质反而变差;(3)综合考虑各种引水方案下的水量水质模拟结果,要达到较好的水环境效应,沙口泵站引水流量应在30m3/s左右,而石啃泵站引水流量应控制在20m3/s以下。

闸泵堰联合调度下水质改善试验研究

为探索闸泵堰联合调度对平原河网地区水环境的改善作用,以常州市运北主城区为研究对象,开展闸泵堰联合调度下水质改善现场试验。试验后城区大部分河道流速达7cm/s以上,水质综合指标均达到IV类以上水平。试验结果表明,通过溢流堰和相关闸泵的联合调度,可以实现城区河道有序流动,合理分流,水质提升,研究成果可为其他平原河网地区水环境提升提供借鉴。

基于区域水环境治理的泵闸调度优化

由于历史的原因,铁路、高等级公路的建设阻断了水系的通畅,同时随着城市化进程的加快,使上海嘉定蕰南中部地区的水生态环境不容乐观。为了改善该区域的水环境,嘉定区水务局于2013年进行了蕰南中部地区原型调水试验,试验结果没有达到预期目标。为了解决原型调水试验中出现的泵闸配置不合理的问题,提出了经济合理的泵闸调度运行方案,通过建立水动力计算模型以及一维非恒定流方程组来模拟河流或河口的水流状态,并对比原型调水试验,模拟多种工况下的泵闸调度;同时,采用历史水文资料对模拟调度结果进行验证,最终模拟出了水动力最大化的调度方案。研究成果不仅可为政府决策部门对嘉定蕰南中部地区这一独立区域的后续水利控制工程建设提供参考,还可以为常态化的水资源调度方式提供依据,具有较广泛的意义。

基于水系联通的珠三角典型联围闸泵群调度方案研究

为实现三角洲河网闸泵群优化调度,保障河网区水系连通、改善河网水环境,以中顺大围为例,基于闸泵影响下的河网水系1D-3D水量-水质耦合模型,研究对比了水闸全开、独立引排水、单向流3种闸泵群调度模式。结果表明,单向流调度模式下水环境改善效果明显优于另外2种调度模式。在单向流调度模式的基础上,进行兼顾外江压咸与区域水环境改善的闸泵调度研究,得出在满足外江压咸期生态流量的条件下中顺大围的水环境改善调度方案。研究方法和成果用于制定闸泵群联合调度方案,并为区域水系规划和建设提供依据。

面向藻华抑制的流域水网泵闸群多目标调度研究进展

水网地区地势平坦,人口密集,城市化进度较快,河道存在缓滞流、断流的情况,水动力条件较差。并且入河污染物来源复杂,水体自净能力较弱,出现富营养化等水质问题,易发生藻华现象,威胁水生态安全。由于水网地区泵闸控制河段较多,可通过泵闸站进行补水活水,使水体定向、有序地流动,提高其更新速度,提高自净能力。因此,综述了通过水动力调控以抑制藻华的水网地区泵闸群调度研究的理论与方法。

桃浦河水系综合治理的泵闸调度优化研究

针对现阶段桃浦河主干河道日常“大引大排”的引调水模式造成的感观度较差等问题,通过1 D水动力与物质输移模型模拟分析,对桃浦河上游泵闸调度模式进行优化研究。多工况模拟结果表明,旱天时,木渎港泵闸引水流量5 m^(3)/s,引水时长8 h工况下,桃浦河沿程流速达到0.05 m/s,流速适中;全河道引水5.44 d,可达到地表水Ⅳ类标准,水质改善效果好,并能兼顾经济性。研究结果可为桃浦河水环境治理与木渎港泵闸优化调度提供有效数据支撑。

基于SWMM的城市闸泵群防洪排涝滚动优化控制研究

充分发挥管网调蓄能力,是应对城市内涝的重要手段。已有研究均针对于削减系统溢流量单一目标设计调度策略,缺乏考虑闸门开闭频繁造成的电力损耗和故障风险。为此,提出一种以削减系统溢流量和闸门开闭次数为优化目标的城市闸泵滚动优化控制模型,以美国诺福克海牙街区为对象开展实例研究。相比于静态调度,优化控制模型溢流削减率达到31.2%;相比于以削减溢流量为单一目标的调度方案,在保证排水系统溢流量基本不增加的同时,闸门开闭减少了59.80%。提出的方法能够为城市内涝时排水系统的调度方案的制定提供理论依据和科学指导。

基于闸泵调控引水的感潮河网水质改善研究

感潮河网地区复杂的水动力条件致使水污染治理工作面临严峻挑战,文章以中山市小隐涌流域为例,研究基于闸泵调控引水改善流域内感潮河网水质的方案。结果表明:感潮河网地区实施闸泵调控引水方案可有效改善小隐涌流域内的河涌水质。闸泵调控引水循环后,旱季小隐涌流域的大部分河涌可达到Ⅳ类或Ⅴ类标准。在雨后运行闸泵调控引水36h后,可基本恢复流域内河涌水质。

中顺大围河网水动力水质调度模拟系统研究

珠江三角洲河网水系复杂,联围众多,其中以中顺大围水系结构最为复杂、闸泵群联合调度难度最大。为充分挖掘水工程联合调度对水量水质的调控潜力,以中顺大围作为研究对象,构建中顺大围一维水动力-水质耦合模型,实现各闸泵调度方案下的围内水量水质过程模拟;在此基础上,建立闸泵群联合优化调度模型,实现在不同引换水条件下闸泵群调度方案的最优决策;最后基于水量水质模拟及调度模型研发了中顺大围河网水量水质调度模拟系统,实现中顺大围水动力特性模拟、污染物浓度及水质变化动态模拟、水污染应急调度及过程可视化,形成了中顺大围水系连通下基于闸泵群联合优化调度的水量-水质模拟调控技术体系。基于该系统对2个典型场景进行实例分析,结果表明:在进行优化调度的情况下,调度时段末围内COD和NH3-N的加权浓度分别相比不进行优化调度的情况改善了10.26%和27.27%,调度效果显著,可为中顺大围水量水质调度决策提供可靠的技术支撑。

感潮河段城市湿地水动力模拟及改善方案研究

湿地具有固碳释氧、涵养水源等作用,改善水体交换能力是湿地研究热点之一,但关于潮汐变动水位条件下湿地水体调控措施的探究相对较少。以长江南京段绿水湾湿地为例,建立平面二维水动力模型,开展感潮河段城市湿地水动力模拟及改善方案研究。计算不同水文条件及闸泵调度方案下湿地流场,分析潮位变动对绿水湾湿地水动力的影响,分析不同闸泵调度措施对水体流动性的改善效果。研究表明,闸泵联合调度可使枯季大部分区域水动力明显增强,但仍存在主槽外坑塘等局部滞水区,需通过湿地植被重构的方式提高水体自净能力。对易暴发藻类的4—5月,闸泵联合调度可较好改善绿水湾内上游区域的水动力条件,对于改善效果并不明显的下游区域建议增设补水点,降低水体富营养化风险。本研究可为绿水湾湿地的设计、建设与管理提供科学依据。

河道泵闸与市政泵站应对内涝的联动运行优化调度

为应对平原感潮河网地区城市排水系统面临的风、暴、潮、洪等多种不利因素带来的内涝风险,以上海市某独立水系的排水管网与河网为研究对象,建立区域排水管网与河网动态耦合的一体化模型,在区域暴雨内涝风险评估的基础上,基于多方案多工况模拟结果提出了市政泵站和河道泵闸在长历时特大暴雨中联动运行优化调度的建议,并建立了应急预警预报辅助调度平台。

考虑圩区分布的平原河网区暴雨洪涝分析模型建立

针对圩区众多的平原河网区域,基于已有的一、二维非恒定流水动力学理论建立的城市洪涝仿真模型,引入"小蓄水面"的概念,将圩区内外在水动力学模型中未被概化但对降雨的调蓄作用不可忽略的小河、塘坝、小湖泊等根据其实际空间分布统一概化为所在网格的小蓄水面,并考虑圩区堤防标准、抽排能力和调度运行规则对河网区域洪涝时空分布的影响,对模型中网格淹没水深、圩区排涝和闸泵调度的计算方法进行了改进。选择嘉兴市为案例区域建立了暴雨洪涝分析模型,利用模型对嘉兴市近年来典型场次暴雨进行模拟计算,与河道实测水位及洪涝分布调查结果对比表明,模型对区域的概化合理,能反映嘉兴市在受本地降雨和上游洪水影响、下游潮位顶托及复杂的工程调度规则综合作用下水流的运动特点和洪涝的分布特征,模拟结果可靠,模型可以为区域洪水风险图编制和防汛风险管理提供支持。

太浦河调水对黄浦江上游水源地水质影响的试验

在分析黄浦江上游水量水质情况基础上,提出了太浦河调水试验方案。试验结果表明,太浦河闸泵调度对黄浦江上游水源地水量水质改善明显,在试验期间降雨偏枯的情况下,黄浦江水源地松浦大桥断面水量明显增加,平均净泄流量439 m3/s,氨氮质量浓度可达Ⅳ类水标准,好转2个水质类别。

浦东新区水文预报系统研究与应用

依托水文、闸泵调度、河道工情等实时信息以及气象、潮位等相关预报信息,实现快速水情形势分析和风险评估,是区域防汛防台应急指挥工作亟待解决的问题。系统以浦东新区为研究区域,引入先进、成熟的水文时序数据服务和数学模型实时模拟技术,构建水文预报模型系统平台,实现了内河水位的实时预报,在作业预报及其预报精度上均取得了理想的成果,为浦东防汛应急指挥工作提供了科学有效的辅助决策信息。

智能化预警系统在水利工程中的应用

文章对河道、泵站枢纽工程中预警信息问题进行了分析,对智能化预警系统及其功能应用进行了整体介绍,通过建立智能化预警系统,来提高水利工程中预警信息的精准性、全面性和多级联动性,从而实现河道、泵站枢纽工程的科学管理、合理调度,达到精准防洪、及时有效消除安全隐患、提高水利工程社会经济效益的目的。