表流湿地与活水循环协同提升城市河网水环境品质——以苏州狮子山水系为例

表流湿地可通过组合水动力提升等措施,提升湿地系统净化能力。以苏州狮山河水系为研究对象,通过表流湿地建设,构建清水型生态系统,组合天狮湖泵站与装配式溢流堰等水动力调控设施,形成河道与湖泊水体循环流动体系。文中探讨了在表流湿地构建的生态系统条件下,通过闸泵堰工程联合调度,协同提升河道水质。结果表明:将表流湿地与水动力调控相结合,水动力调控提升水体溶解氧、形成适宜多样生物生存的水力条件,提升表流湿地的净化能力,水动力调控有助于精准调控表流湿地系统与外部河网的水体交换量,协同提升河网水环境品质。

平原河网地区节制闸规模确定方法研究——以上海市苏州河西闸为例

为了研究条件复杂的平原河网地区节制闸闸孔净宽,运用多重理论体系,利用规范界定节制闸闸孔总净宽范围、利用静态水位研究闸孔净宽与河道过水面积关系、利用河网水动力数值模拟研究动态水位下闸孔净宽与过水量关系,并考虑规划衔接性、建设条件许可度等方面,提出了综合确定节制闸闸孔总净宽的一套实用方法体系,并在上海市苏州河西闸闸孔总净宽规模论证中得到了应用。该论证方法体系囊括了理论支撑和实践运用,具有较强科学论证依据,也能被各方较好接受,是一套科学全面、简单易操作的方法体系。

苏州市外城河水生态环境状况及对策研究

在调查苏州市河网水系及水生态环境质量并收集有关资料的基础上 ,根据苏州市外城河及进出河道水系的水质状况 ,指出苏州市外城河水系污染为有机污染 ,枯水期和丰水期水污染严重 ,污染源具有由点源向面源转移的特点 ,而苏州市古城区生活污水收集率低、城市污水处理厂处理能力低、面污染源控制薄弱、湿地生态系统遭到破坏是造成外城河水体污染的主要原因。最后制定了以截流、管理、治污、引水、疏浚以及生态修复相结合的一体化控制对策 。

水系局部改变对河网水情及水质影响的分析

给出了平原水网地区水系局部改变后用于预测水情变化的水力边界条件的确定方法,以及因水系改变造成的水情、水质变化的计算方法,并将该方法应用于苏州市区水系水质变化分析。得出结论:水系变化必然产生局部水流形态的改变,最终影响污染物的对流扩散输运;局部水域水系改变愈大,模拟边界涵盖的范围应愈大。

基于FEQ的苏州河水动力模型开发

苏州河是上海市一条受到严重污染的河流,苏州河环境综合整治采用了水环境数学模型进行方案论证。FEQ是USGS开发的用于求解一维明渠非恒定流动的完整水动力方程的计算程序,它以积分方程组作为控制方程,采用了权重四点隐式差分格式进行离散,且它的源代码开放。本研究采用FEQ,开发了苏州河水动力模型,并利用1999年苏州河第三次调水试验的同步监测资料对模型进行了率定验证,结果表明,水位误差和流量误差基本在允许的范围内。运用所开发的苏州河水动力模型,对苏州河各种调水方案进行了影响分析,包括西引东排、东引北排对苏州河干支流流量的影响分析,以及交替调水对苏州河干流流量的影响分析。

苏州古城区水系演变规律及水动力改善研究

苏州古城区水系是历代人工开凿,并且保存较为完整的历史文化遗产。以苏州古城区水系的产生、发展、破坏和恢复为主线,探讨了其水系演变规律及结构特征。结果表明:(1)苏州古城区水系有别于天然河道,具有一定规整性;(2)其水系消亡破坏过程与天然河道相同;(3)具备平原城市河网特点,存在一定水环境问题。进一步通过采用时空对比的研究方式,分析了苏州古城区水源的演变和特点,得出以下结果:(1)苏州古城区水系通江达湖,连通性好;(2)水系水流路径由20世纪80年代的西进东出转变为北进南出;(3)长江大通站的水位、水质和水量特征显示,长江能为苏州古城区水系提供具有优质水势、水质和水量的高保障率水源。以上论证显示,苏州古城区水系具备潜在的水质提升基础。

调引太湖水改善苏州市水动力条件研究

基于苏州地区独特的地理位置,简述引水改善该地区水环境的必要性,拟定了3种调水方案,利用感潮河网数学模型,对3种方案调水后主要河道的水动力条件进行预测,分析了各河道调水后的水动力变化趋势,提出了利用太湖水自流引水改善苏州市水环境的最佳方案。

平原河网地区设计暴雨下的洪水计算——以苏州地区为例

对苏州市河网进行了概化,采用Arc GIS的"欧氏分配"等工具进行了集水域和子流域的划分,以MIKE11软件为平台,建立了苏州河网的NAM水文模型和一维水动力模型,率定了水文和水动力参数,实现了水文水动力模型的耦合。计算研究区域200年一遇频率下的设计暴雨量,并推求暴雨过程分配。在此基础上,设置闸站工程的运行方式,对苏州地区200年一遇设计暴雨条件下的洪水演进过程进行模拟预测,并重点分析苏州城市中心区的防洪安全裕度。计算结果表明,在200年一遇设计暴雨条件下,苏州地区闸站工程运行方式设置及其调度原则满足城市中心区的防洪要求。

城市化对平原河网水系结构及功能的影响——以苏州市为例

针对城市化对平原河网水系结构的影响所引起的洪涝灾害频发等一系列水文问题,以我国典型平原河网地区苏州市为例,根据不同城市化程度分为主城区、市辖区、其他市县区,基于1991、2001和2015年三期遥感影像与1960s、1980s和2010s三个时期的水系数据,应用RS/GIS等技术,构建水系结构参数指标,重点探讨了城市化对河网水系结构及功能的影响.结果表明:城镇用地迅速增长,主要以牺牲水田、水域等土地利用方式为代价,到2015年全区城镇用地面积所占比重已达到41.35%,土地利用类型的变化规律与城市化进程的差异性保持一致;水系结构变化主要受城市化影响,且基本与城市化进程呈现同步性.近50年来,全区的水面率、河网密度、支流发育系数、主干河流面积长度比、河网复杂度和河网结构稳定度分别减少了19.63%、6.91%、7.34%、1.06%、5.49%和7.87%,城市化水平与各指数均呈负相关关系;人类活动不仅直接影响河流功能,也间接地通过改变平原河网的水系结构导致其功能发生改变,如河网调蓄能力下降、河流生态功能受损等.该研究为城市化地区河流水系保护及防洪减灾提供参考与理论支撑.

苏州河沿线设计高水位

为确定苏州河两岸防汛墙改造的墙顶高程,采用水文概率统计与水力模型计算相结合、原型实测与数学模型相结合的方法,与太湖流域河网水文水动力模型相衔接,建立基于数字河网的苏州河水系水文水动力模型,从影响苏州河高水位的洪、涝、潮、控等要素着手,计算分析洪、涝、潮单一水情以及历史典型年不利水情影响下的苏州河高水位分布规律。研究结果表明,现状及规划近、远期工况条件下的苏州河沿线设计高水位分别为4.60 m,4.79 m和4.77 m。

基于精细化河网水动力模型的长宁区除涝能力评估

为全面细致地评估上海市长宁区的除涝能力,基于翔实的基础资料构建了苏州河水系精细化河网水动力模型,并对模型进行了率定和验证,采用该模型模拟分析了现状和规划两种工况下,长宁区的面平均最高水位的特征值和主要河道的最高水位。结果表明,长宁区在现状工况下,除涝能力为10~20年一遇;在规划工况下,除涝能力达到20年一遇,但仍未达到上海市《治涝标准》要求的30年一遇标准。经过进一步分析计算,建议增加0.504 km^(2)临时滞蓄区来提高区域调蓄能力,可使长宁区除涝能力达标。

苏州河水系水动力模型建立及应用

应用MIKE11模型系统建立了以苏州河及其支流为重点的全市感潮河网水动力数学模型。模型在天然河网的基础上,以骨干河道为基础,进行合理的河道和湖泊概化,并将上海市河网水系划分为14个水利片,分片考虑区域降雨径流对河网水量的影响。模型可应用于水系水量调度分析及非点源污染分析,并对对苏州河沿岸泵站雨天溢流进行模拟计算。结果表明,建立的苏州河水系水动力模型可为苏州河整治工程提供科学决策工具。

市政泵站雨天排放对黄浦江、苏州河水质的影响

为研究市政泵站雨天排放对受纳水体水质的影响程度,利用一维河网水量水质模型和管网模型进行耦合计算,分析黄浦江、苏州河沿线73座市政泵站在不同典型降雨时段溢流排放时,对黄浦江和苏州河的水质影响程度进行了定量化研究。结果表明:雨天市政泵站排放对黄浦江和苏州河的水质浓度有不同程度的影响,越靠近中心城区的河道水体污染物浓度升幅越大,降雨量越大对水体的水质影响也越大;要降低市政泵站雨天排放对黄浦江、苏州河水质的影响,需采取工程措施和非工程措施综合措施来进行治理。

RESEARCH ON HYDRODYNAMIC AND WATER QUALITY MODEL FOR TIDAL RIVER NETWORKS

Hydrodynamic and water quality model for tidal river network is set up withMIKE11 modeling system, according to the features of tidal river networks in plain area. The modelwas calibrated using the hydrological and water quality data of 1999, and the results show that thesimulated values agree with the measured data very well. This model is used to numerically analyzethe effects of low flow augmentation on hydrodynamic and water quality conditions of Suzhou Creek.The simulation results show that the flow augmentation can increase net discharge of Suzhou Creekand improve its ability of re-aeration; and its concentration of dissolved oxygen in the rivernetworks can also increase correspondingly.

“麦莎”台风对苏州河的水位影响分析

该文分析了苏州河水系遭遇“麦莎”台风的雨情和水情,并利用相应实测资料对苏州河水系河网水量模型进行验证计算,检验结果精度较高,在此基础上,分析研究出现状和未来远期规划工况条件下,遭遇“麦莎”台风影响的苏州河沿线高水位变化分布。

苏州市外城河水生态环境状况及对策研究

本文调查了苏州市的水系统及其生态环境质量,收集了关于苏州市外城河生态环境的相关数据,可以得出苏州市外城河主要的污染物是有机物,尤其是在丰水期和枯水期比较更为严重。苏州市外城河水污染的特点主要是从点逐渐扩展到面的,但是由于苏州古城区的污水处理设施不当,缺乏对面源污染的处理,一些湿地遭到了破坏。针对以上,建议采取以截断污染流、防预结合、引水、疏浚通道等对策来对苏州市外城河水的生态质量进行进一步的改善。

平原水网地区快速城市化对河流水系的影响

为了揭示平原水网地区快速城市化对河流水系的影响,基于1:50000地形图和30 m空间分辨率遥感影像数据,采用格网化河网密度、支流发育系数和分形维数等水系指标,分析了20世纪80年代至21世纪10年代苏州市河流水系的时空变化特征,探讨了土地城市化水平与河网密度变化之间的定量关系。结果表明:(1)苏州市河流长度衰减了10.55%,其中干流长度增加了3.24%,一级支流与二级支流的长度分别减少了18.87%和11.76%;河网密度在空间上以减小为主,其中干流河网密度在空间上以增加为主,支流河网密度在空间上以减少为主。(2)支流发育系数由3.36下降至2.78,水系结构趋于主干化;水系分形维数由1.70下降至1.63,水系形态趋于简单化。(3)土地城市化率高于40%时,河流水系衰减趋于明显,且土地城市化水平越高,河流减少的越多。为满足不同的经济社会发展需要,不同等级河流对土地城市化的响应不尽相同:为提高城市防洪排涝能力,一级河流总体上有所增加;土地城市化率小于40%时,部分二级河流被侵占以增加耕地面积,并新开挖了许多三级河流以提高农田排涝与灌溉能力;土地城市化率大于40%时,大量支流被填埋并转换为建设用地,而且等级越低的河流衰减的越严重。

水情变化对平原河网水质输移影响模拟研究:以苏州吴中河网为例

平原地区地势平坦,河网复杂,水情变化对水质输移有重要影响。降雨可以增加河网稀释容量,提高水体复氧能力,加速对污染物的输移降解过程;同时在平原区闸站的联合调度下,降雨也改变了区域水动力特征,使得水流和污染物的流通变得复杂。基于太湖水量水质模型,采用丰、平、枯3个典型年的雨情资料,模拟计算了苏州吴中区水质过程,对比分析不同雨型下河网水质的动态变化过程及空间分布特征。结果表明:1)降雨越多,水环境质量越好,在干旱年份河网水量也能够维持稳定,污染物浓度水平与平水年大致相当;2)不同营养盐对雨情变化的敏感性各有不同,敏感性从高到低依次为总磷(TP)、氨氮(NH_4^+-N)、总氮(TN)和高锰酸盐指数(COD);3)与枯水年相比,丰水年水质改善较为显著的河道主要分布在临湖地区,与太湖无水量交汇的河道水质改善的程度稍弱。闸门的调度对水量和水质的变化也有重要影响,闸门关闭会在一定程度上减弱局部河网流通性,形成污染物聚集,恶化局部水质。