基于MIKE11的粤港澳大湾区河涌生态补水调度方案评估

为解决粤港澳大湾区跨境河涌鸭涌河生态补水工程与河口水闸联合调度的问题,考虑到外海潮位顶托作用显著,构建了MIKE 11一维河网水动力水质数学模型,并设计不同类型的调度方案,包括天然状态方案、现状调度方案、联合调度方案,评估各方案降低污染物浓度和改善水质的效果。结果表明:在日常补水调度中,若河口水闸调度不与生态补水调度结合,鸭涌河水体更新效率偏低,若河口水闸与生态补水联合调度,在枯水期月份前5 d每天补水2 h的水质改善效果较好,电费较低,综合评价指数最优;而在汛期防洪排涝调度中,不需要进行生态补水调度。此外,水量分析结果表明,不同补水方案的综合评价指数与典型断面的进出水量、进出水量比值的响应规律相反。评估结果可为鸭涌河的水环境质量提升方案提供科学依据。

基于数学模型的感潮河网水环境改善方案研究——以上海市金山区浦南东片为例

平原感潮河网地区水环境改善方案制定是一个多目标、多变量的优化问题,以上海市金山区浦南东片为例,通过建立水动力数学模型,研究不同工程方案和调度方案组合下,区域中小河道水动力条件和水环境质量的改善效果。研究表明,通过增加南排杭州湾口门等工程方案,可扩大研究区域的引排水量,对南部、东部片区河道水动力条件改善效果明显;通过灵活运用水资源调度方案,可进一步实现不同片区中小河道水动力的显著提升。

平原感潮河网地区控制片主要口门设站的选择分析

为及时、准确地监测水文站网控制片与外河交换的水量,需根据河道水情、现场环境、工作需求等情况合理规划主要口门的设站批次,有计划地完善站网布局。以上海市青浦区为例,梳理区域控制片主要口门设站现状,利用已有数据资料,从区域发展、河道级别、模型需要、水量大小和流量变幅方面分析设站的必要性,从水层代表性、断面地形、站址条件、基础建设成本和流速分布方面分析设站的可行性,采用目标分解法建立设站指标体系,利用德菲尔法确定各指标权重,再应用线性加权求和法进行综合比选,进而确定主要口门设站的批次。结果得到青浦区控制片主要口门设站3个批次,各批次分别有7,5和3处,可为南方平原感潮河网地区控制片主要口门设站的选择分析提供新的方法。

平原感潮河网地区河道洪水对村镇内涝的影响

随着平原感潮河网地区城市化快速发展,下垫面变化落后导致河道泄洪能力不足,河道洪水水位明显上涨,村镇内涝灾害日益频繁,已明显制约当地经济发展。在分析平原感潮河网地区村镇内涝影响因素基础上,以典型村镇为例,通过数值模拟方法分析该地区河道洪水对村镇内涝影响。结果显示50 a一遇与100 a一遇河道洪水分别导致村镇排涝水量减少25.17%,55.24%,排涝水量减少对村镇内部河流洪水过程的影响明显。降雨量增大加剧了排涝水量减少对村镇内涝淹没面积扩大的影响。河道洪水可导致村镇内涝淹没面积扩大22%,加剧了村镇内涝灾情。此研究成果可为该地区村镇内涝风险管理提供参考。

感潮河网区航道整治工程潮流数值模拟

东江下游三角洲发生的河道采沙、航道整治等人类活动对该河网区河床形态的自然演变过程产生了较大影响,引起河网区水动力产生相应的调整。基于非结构网格有限体积法的二维潮流数学模型,对倒运海水道疏浚工程实施后二维潮流场进行模拟研究,并从动力场的角度分析河网区航道整治效果。计算结果表明,工程实施后对水流的影响主要集中在工程附近水域,对河道沿程水位及流速的影响较小,可为其它河网地区的航道整治工程提供参考。

上海市水生态环境控制单元划分的实践与思考

“十四五”期间,水环境工作重点也从水环境转向水生态,水生态环境控制单元分区划分是推行流域水生态环境精细化管理的科学、有效的技术手段。本文经过调研上海市水生态环境分区管控的历程,结合上海平原感潮河网的水文、水生态环境的特点,从水利片调度、海陆统筹、流域统筹等方面提出了适用于上海市水生态环境管控制单元划分工作的要点,为“十四五”期间我国平原河网地区划分水生态环境控制单元、落实水生态环境精细化管理提供技术支撑。

感潮河网区黑臭水体治理方案研究

黑臭水体治理已成为城市水环境整治的一项重要工作,特别是在人口经济高度聚集、污染负荷严峻的珠三角地区,城市黑臭水体问题尤为突出,引起了政府的高度重视。以东莞市长安镇新民排渠为例,针对黑臭现状及成因,从控源截污、内源治理、源头活水、生态修复、堤岸治理等6个方面,提出系统的治理方案,以此为其他黑臭水体整治工程提供一定借鉴。

Mike11在平原感潮河网区闸泵群联合调度的排涝计算应用

为了合理确定平原感潮河网区闸泵群联合调度下的泵站规模,采用Mike11构建一维河网水动力模型进行排涝计算。结果表明模型计算可合理确定各泵站的设计排水流量,设计洪水位满足区域排涝要求,研究方法可为平原感潮河网区的排涝计算提供借鉴。

平原感潮河网地区非点源污染监测方法

平原感潮河网地区非点源污染严重以及交叉污染等特性,造成了严重的环境污染和环境安全问题。由于非点源污染监测资料不完善,相关研究的深度、广度以及监测管理存在不足,确定非点源污染大小、少资料区域污染定量化预测等问题都是亟待解决的难点。以南通平原感潮河网地区为例,对非点源污染中的不确定性及监测方法进行探讨,提出分别针对平原河网圩区和平原河网非圩区的非点源污染监测方法。

平原感潮河网地区非点源污染负荷匡算

平原感潮河网地区非点源污染严重,由于具有交叉污染等特性,造成了整个平原河网存在严重的环境污染和环境安全问题。构建了大尺度非点源污染负荷匡算模型,对南通平原河网地区非点源污染负荷进行了匡算。根据不同的产污方式,将非点源污染分为城镇降雨径流污染、畜禽养殖污染、农田降雨径流污染、农村生活污染和水产养殖污染等5种类型,分别计算其流失过程。

滨江地区通江口门规模对区域防洪影响的研究

为探究通江口门规模对滨江地区区域防洪的影响,以张家港市为研究对象,利用数值模拟的方法建立区域水文水动力耦合模型,通过设置连通水系、扩建闸门及新增排水泵站三类方案进行分析计算各片区的最高水位。结果表明,通过调整水系、扩建通江口门及新增不同规模的排水泵站,能够有效降低该区域在遭遇100年一遇降雨时的河道最高水位,减轻了区域防洪的压力。研究成果对合理布设城市防洪工程、提高城市防洪能力有借鉴意义。

平原感潮河网地区城市二级排水格局内涝风险研究

为研究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,建立了上海市某独立水系的排水管网、河网集成的一体化水力模型。评估了短历时设计暴雨和历史实测台风暴雨、短历时强降雨等多种类型暴雨与潮位组合条件下的区域内涝风险。研究成果可为具有类似排水格局的地区内涝风险研究提供思路。

平原感潮河网地区农业非点源污染产污规律

平原感潮河网地区非点源污染严重,同时由于本身具有的交叉污染等特性,造成了整个平原河网存在严重的环境污染和环境安全问题。文章在南通平原河网地区选择圩区作为典型区,以野外观测和室内分析相结合的方法开展野外原位试验,研究平原河网典型圩区各形态污染物随降雨径流的迁移特征,建立了稻季农田营养盐的迁移通量与径流通量、施肥量及降雨距施肥时间间隔三者之间的定量化关系。

平原感潮河网地区不同土地利用下营养盐迁移特征

分别在南通平原河网地区选择典型非圩区开展野外原位试验,用野外观测和室内分析相结合的方法,研究平原非圩区典型试验小区不同土地利用下营养盐在自然降雨—径流驱动下迁移的时空分布特征。结果表明,导致营养盐迁移时空分布存在显著差异的主要原因为不同的土地利用类型、施肥条件及植被覆盖度等,不同土地利用下的径流量差异是导致营养盐迁移通量存在显著差异的主导因素。

珠三角感潮河网区水环境容量总量控制实践研究

以珠三角感潮河网区为典型研究区,借鉴美国最大日负荷总量(TMDL)水质管理理念,提出了面向水质目标达标的南顺联安围水环境治理思路。以黑臭水体代表性指标NH_(3)-N为例,基于陆域污染负荷和水体水质关联模型模拟手段,遵循“入河污染负荷计算-环境容量核算-污染负荷分配-工程措施预测”的思路,科学制定了NH_(3)-N排放总量控制精细化方案。经模拟计算,控源截污工程能削减NH_(3)-N入河污染负荷41.61 t/a,河涌水质达标率为92.66%,较工程实施前提升35.92%。河涌水质得到有效改善,基本实现区域考核目标。

浦东新区洪涝预报预警系统构建与应用

浦东新区受其地理位置和气候条件的影响,容易遭受风暴潮洪的侵袭。为防范洪涝风险,在前期大量信息化建设的基础上,提出了浦东新区洪涝预报预警系统的构建方法,涵盖系统框架设计、数据集成、平原感潮河网水力模型和强排区雨水管网一二维耦合模型构建、保障系统稳定运行设置以及系统应用模式设计。该洪涝预报预警系统已在“云雀”“温比亚”“米娜”“利奇马”等台风期间进行了应用实践,可为浦东新区水雨情和汛情形势分析和趋势预测提供量化支撑,辅助防汛管理。

潮汐式生态滤床在平原河网地区污染河流治理中的应用

以梁塘河治理措施中的主体工程潮汐式生态滤床为研究对象,考察其对平原河网地区污染河流中的N、P及有机污染物等的去除效果,并通过高通量测序技术分析潮汐式生态滤床混合层的微生物群落组成。结果表明,以潮汐式生态滤床为主体的治理工程运行稳定,河流水质趋好,且在受到污染冲击后,水质能迅速恢复。潮汐式生态滤床对[NH_(4)^(+)-N]有很好的去除效果,[NH_(4)^(+)-N]去除率最高为99.42%,平均去除率为80.94%。潮汐式生态滤床对TP和I_(Mn)也有一定的去除效果,平均去除率为34.37%和35.65%。潮汐式生态滤床内部硝化作用明显,微生物群落分析结果表明,滤床内主要的优势菌属是norank_f_norank_o_Chloroplast(1.72%~12.61%)和硝化螺旋菌属(Nitrospiria,1.75%~8.75%)。norank_f_norank_o_Chloroplast作为第一优势菌属,其相对丰度远超其他菌属,且随着滤床的持续运行,具有硝化作用的硝化螺旋菌属相对丰度增长显著。微生物群落相似性和差异性分析结果表明,滤床微生物群落结构稳定,不受季节、温度的影响,尽管运行时长对滤床内部群落组成造成一定差异,但并不存在显著性。本研究以梁塘河水系为例开展水环境生态治理,一方面旨在提升梁塘河水环境质量,另一方面也为平原河网地区,尤其是位于城区的平原河网地区河流生态治理提供示范参考。