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。

滨海地区城市渠化河道生态修复实践

以海南省东方市竹金沟为例,系统剖析修复对象存在的水生态问题,综合运用水文、环境科学、植物学、生态学等科学原理拟定生态修复工程设计思路,在设计应用中结合不同生境条件选择性提出水生态系统构建措施,并对生态修复过程中生境影响因子、水生植物作用、植物选择、种植区构建等进行探讨。可为区域建设强度大、周边用地紧张的城市渠化河道开展生态修复工程设计提供参考。

黄浦江河口建闸研究40年回顾与展望

在简要阐述黄浦江历史演变、水文特性和历年风暴潮灾害的基础上,回顾了黄浦江河口建闸研究历程及相关成果,并提出了下一步主要研究方向。前期研究结果表明:黄浦江河口建闸是黄浦江防洪能力提升总体方案的重要组成部分,是解决上海永久防洪(潮)问题的必然选择;挡潮闸的基本功能是挡风暴潮、适应通航,合理调度挡潮闸对洪、潮共同作用引起的流域超标准高水位具有较大控制作用;挡潮闸设防标准建议为100年使用期末可防御千年一遇潮位,且闸孔单孔总净宽超过300 m,对行洪、航运、河势影响较小且能控制闸室淤积。下一步研究重点为弯道建闸对河势、航运的影响,关闸时机和频次对挡潮效果、航运的影响,挡潮闸闸型对功能、关闸时长、河道淤积的适应性以及突破跨度对受力的影响等。鉴于河口建闸并不能完全解决中上游堤防的防洪能力提标,建议同步实施中上游堤防加高加固,并在两项工作完成前做好防汛应急预案。

平原河网地区河流曲度及城市化响应

河流曲度是河流平面形态的重要表征指标,以平原河网地区典型区域——上海为例,分析了20世纪50年代中心城区高密度河网的河流曲度特征,诊断了近60年以来快速城市化对区域河网及河流曲度的影响。研究认为:①近60年来上海中心城区河网密度下降幅度达67.22%,高强度人类活动导致区域河网水系分枝结构与自然规律完全相反;②平原河网地区是顺直型河流的典型发育区域,研究初期上海中心城区顺直型河流占85.40%,进一步分析表明曲度小于1.1的河流比例高达70.57%,河流形态接近于直线型;③上海中心城区消亡河流以顺直型为主,其消亡速率约为较高曲度河流的12倍,采用加权平均曲度指标描述区域河网萎缩对河流曲度的影响具有更好的直观性和科学性;④上海城市河流综合整治实践中,工程水利的倾向性强于生态水利,60.9%的河流整治项目开展了裁弯取直工程措施。

感潮河网地区水系结构特征及城市化响应

根据20世纪80年代初以及90年代末上海水资源普查的数据,尝试以水利片作为河网地区流域水系结构的基本单元, 类似Strahler水系分级,采用上海水资源管理信息系统中的河道分级体系作为水系分级方案,探讨了感潮河网地区的水系结构特征及城市化响应。研究表明:(1) 非高度城市化地区河网水系总体上具有Horton表现,反映在非高度城市化地区不同水利片的河道数目及河道平均长度随河道级别呈几何级数变化,不同等级水系的发育具有自相似特征。(2) 城市化是改变感潮河网地区水系结构的重要因素,在高度城市化的城区水利片,不同等级河网水系发育的自相似性特征已受到破坏,其影响集中表现为对河网水系分枝比和水面率的削弱,即高度城市化地区河网水系结构趋于简单,非主干河道减少,河网水面率与城市化水平成反比,反映出城市化过程中未能充分与河网结构保护相协调。(3) 河网水系的结构与功能参数之间具有显著的相关水平,说明河网地区水系形态结构与功能密切相关。由于城市化进程表现为对水面率以及分枝比的削弱,指示水面率和分枝比等指标具有表征城市化对水系结构影响的意义,在河网水系保护和结构恢复过程中应高度重视水面率、分枝比以及河网结构自然度等指标。

广东省河流生态修复对策研究

随着广东省经济的快速发展,河流水生态质量不容乐观,城市及农田扩张、违法侵占水域和岸线破坏了动植物的栖息地,生态空间被挤占现象突出;高密度水利设施建设阻隔了鱼类的洄游通道,生态流量缺乏保障;水质污染和过度捕捞显著改变了渔业资源数量及组成结构,渔业资源日益紧缺。该文根据广东省河流水系特点,将全省河流分大江大河、中小河流、城市河涌和感潮河道四种类型,分别提出其水生态修复重点及针对性的修复措施,为广东省水生态的可持续发展提供参考。

城区感潮河道底泥污染特征调查研究

为掌握河道污染特征及其目标污染物,在深圳某感潮河道自上游到下游选取了6个点位采集底泥和上覆水体样本进行分析。结果表明,与内陆非感潮河道主要受有机污染不同,该河道底泥遭受硫化物(AVS)污染严重,硫化物(AVS)含量为2 341～3 202 mg-S/kg干重,TOC含量为2. 95%～3. 79%。底泥中PAHs含量范围为699～1 029μg/kg干重,TPHs含量范围为1 084～1 341 mg/kg干重;而PCBS含量则低于检测限50μg/kg干重。确定该感潮河道污染底泥首要控制目标污染物是硫化物(AVS)和有机物。由于河道日均受涨、落潮两次潮汐影响,河道底泥淤积处于相对平衡状态,为保证河道泄洪和通航需要,建议对河道底泥的特征污染物采取原位处理方式,以降低成本,避免二次污染。

感潮河网地区城镇化对排涝模数的影响分析

随着城镇化发展,感潮河网地区下垫面原有的透水层逐渐被不透水层替代,涝水的产汇流过程发生了改变;同时排涝期间受外江潮水位顶托,涝灾风险加剧,合理的确定排涝模数对于涝灾治理具有重要意义。针对感潮河网地区的排水特点,建立了区域二层排涝模数计算模型。模型将全区域划分为城镇子排区和农业子排区,在子排区层面分别利用SWMM模型和广东综合单位线法进行建模,然后在子排区共同的排水通道(内河道)层面建立全排区的河网区水动力学模型。利用该模型,以广州市大岗排区为背景,研究了城镇化对该排区排涝模数的影响。结果表明:2003-2012年,大岗排区城镇化面积占有率由9.69%提高到24.25%,在20年一遇的同等排涝标准下,排涝模数由1.766 m3/(s·km2)提高到2.808 m3/(s·km2),泵站设计流量需由122 m3/s提高到194 m3/s;当排涝模数均为1.766 m3/(s·km2)时,2003年能够满足20年一遇的排涝标准,而2012年只能满足约15年一遇的排涝标准,同一排涝模数下,城镇化降低了排区的排涝标准。该研究可为城镇化背景下感潮河网地区排涝模数的计算方法选择及其合理取值提供参考。

深圳河右岸市区内涝成因分析

深圳河是深圳、香港界河,深圳侧沿岸分布有福田、罗湖等中心片区,人口密集、交通网错综交汇,内涝对日常生活、工作等造成严重影响。根据历史统计资料和城市内涝平面分布特点,分析了内涝与降雨关系、降雨与外江水位变化关系,同时结合城市地形、地貌、人类活动等因素,分析了内涝成因。结果表明,该片区内涝成因众多,是人为因素和自然因素共同作用的结果,且与深圳河水位及外海天文潮存在一定关联。由于深圳暴雨较多,几乎每年都有暴雨遭遇天文大潮的情形,导致洪潮顶托,内涝加重。

感潮河网地区水安全保障系统方案

针对感潮河网地区内涝灾害频发的现象,以上海临港主城区为例,在对区域现状进行内涝风险评估和积水原因分析的基础上,从源头削减、排水路径优化、河道控制水位优化、水面率提高、排涝泵站设置、竖向控制以及管理的角度,提出构建区域源头减排、排水管渠、排涝除险、应急管理的水安全保障系统方案。模拟结果表明,该方案实施后可有效消除区域积水和内涝风险。

感潮平原中心城区河道近自然生态修复技术的应用

针对感潮平原中心城区河道存在往复流现象带来的水质波动、生态岸线差、生态系统稳定性不足等问题,开展以基于生物屏障技术耦合水生动植物生态系统构建为主的全面系统的近自然生态修复集成技术及示范研究。注重源头削减和末端综合治理,通过集成构建河道水质稳定技术、海绵设施生态岸线、优化水生态系统措施等技术体系,并选取上海市中心城区典型河道进行示范应用及效果跟踪。结果表明,修复后河道水质和感官效果得到了极大提升,化学需氧量(COD)、氨氮、总磷、浊度/悬浮物(SS)各均值较未处理河道水质均值分别降低约23%、41%、35%、51%/52%,5大类抗生素除了洁霉素、克林霉素和磺胺吡啶外均未检出,河道水质从在地表水IV类水质上下波动稳定达到IV类(总氮指标除外)。

典型感潮内河涌水质污染特征调查研究

以佛山市容桂街道典型的感潮闸控内河涌为研究对象,进行了连续3个月的水文和水质监测,测试指标包括CODCr、BOD5、总氮、氨氮、总磷及溶解氧等.调查结果显示,内河涌水质总体状况及污染物的浓度随河涌水位发生规律性的变化,在涨落潮和人工闸控水位等不同水位条件下,监测指标的最高浓度是最低浓度的8.3～49.4倍;河涌水体总体呈劣V类水质,各污染指标浓度超V类水体的0.5～7.2倍;感潮河涌涨落潮期间的污染物浓度和水位变化呈现显著负相关,落潮和涨潮期间污染物浓度比率为1.2～2.2;水体污染成分复杂,复合指标显示河涌水体有机污染物可生化性不高.河涌水质污染状况调查及对污染物浓度变化规律的探究为河涌的污染治理和生态修复技术的选择应用提供了重要的参考.

鸭绿江河口水文特性对丹东市城市空间格局演变的影响

丹东市是因港而形成和发展的城市,文章收集了不同时期鸭绿江影响航运的水文特性,探讨影响港口布局进而影响丹东市条带状空间格局的内在驱动力。结果表明:城区空间格局演变是不同时期对水文要素的响应:早期的选址是作为鸭绿江防区薄弱环节来设防,此处的鸭绿江水流平缓、沙洲较多、易于涉水;丹东设制和开埠时期,以鸭绿江的对外港口运输,适宜的潮差和流量是丹东城市雏形的重要因素;随着建设东北东部现代化港口城市的定位,原有丹东内港的水深、潮差、河床宽度和泥沙淤积等要求已不能满足这种要求,城市空间形态沿鸭绿江向大东港方向延伸,形成了丹东与东港同城化的极为狭长的条带状城区。

底泥调控剂对感潮河涌沉积物中重金属的影响

以典型的电器工业区重污染感潮河道——佛山市顺德区容桂街道内河涌为研究对象,选取一段河道,投加含硝酸钙的调控剂,采用BCR形态提取法研究调控剂对感潮河涌沉积物中重金属的影响,以评价调控剂对重金属的稳定化效果.结果表明,①调控剂使得重金属Cu、Zn、Pb和Cr的可还原态和可氧化态占总量的百分比降低;②调控剂能有效促进底泥中的重金属Cu、Zn、Pb和Cr向残渣态转化,投加调控剂处理22 d后,重金属Cu、Zn、Pb和Cr的残渣态占总量的质量分数分别升高了4%、20%、21%和23%,这在不同程度上降低了底泥Cu、Zn、Pb和Cr的可生物利用性;③调控剂能使Cu、Pb和Cr的弱酸提取态增加,而使Zn的弱酸提取态下降,即增加了Zn的稳定度而降低了Cu、Pb和Cr的稳定度.总体上,调控剂对底泥重金属Cu、Pb和Cr的稳定化效果并不理想,而对底泥重金属Zn有一定的稳定化效果,但效果不明显.