隨著福州經濟的飛速發(fā)展,福州市主城區(qū)水生態(tài)受損嚴重,黑臭水體現(xiàn)象愈發(fā)普遍,為解決城區(qū)水環(huán)境問題,研究城區(qū)河網水流的運動規(guī)律和水環(huán)境變化規(guī)律刻不容緩。本文以福州江北城區(qū)河網水系為對象,在水文要素觀測的基礎上,利用河網水系特點、水生態(tài)與水環(huán)境現(xiàn)狀建立一維水量水質數(shù)學模型。在模型構建的基礎上,采用2012月8月及2012年10月兩次現(xiàn)場實測的水位流量數(shù)據(jù)對模型進行率定和驗證,結果表明,所構建的水動力水質耦合模型能較好的反映現(xiàn)狀工況調控下的水流及污染物運動分布的規(guī)律特征,滿足本研究的實際需求。選取NH_3作為考察水質的重要指標,利用建立的耦合模型在50%、60%、70%、80%截污率條件下模擬江北城區(qū)內河現(xiàn)狀補水工程和“完善工程”(規(guī)劃生態(tài)補水工程)兩種情形下的水動力水質情況,研究分析河道水流水質的時空變化特點,查明內河水動力水質存在的問題,對于存在的主要問題,開展內河閘泵聯(lián)合調度方案研究。針對閘泵聯(lián)合調度的研究,利用SCE-UA算法優(yōu)化水工建筑物調控參數(shù),構建基于SCE-UA的優(yōu)化模型,模擬兩種設定的優(yōu)化情景,優(yōu)選出最佳的調度方案,以期達到合理分配水量、改善內河水質的目標。本文主要研究結論如下:(1)利用已驗證的水動力水質模型對現(xiàn)狀補水工程進行模擬,結果表明,在現(xiàn)狀工況下新西河泵站的引水量對白馬河水系的水質影響明顯,其中,大慶河水質的變化幅度最為劇烈;光明港水系中瀛洲河、光明港一支河等河道受沿江水閘關閉的影響,導致水質很差;晉安河水系中屏東河-五四河-瓊東河區(qū)域和瓊東河-打鐵港區(qū)域因引水流量分配不合理,東部磨洋河水系、新店片水系以及晉安河支流因得不到水源補充,都產生可不同程度的水質問題。(2)利用構建的模型對“完善工程”進行模擬,結果表明,在“完善工況”下白馬河水系和光明港水系水質改善效果與現(xiàn)狀工程接近;晉安河水系水質的改善效果降低,其中,屏東河、打鐵港的水質問題最為突出;磨洋河上游水質較好,但磨洋河下游水質并沒有明顯改善;新店片水系因獲得足夠的補水,整體上水質得到改善。(3)在“完善工程”的基礎上,開展優(yōu)化方案研究,利用SCE-UA算法求解優(yōu)化模型的水工建筑物的參數(shù),基于已驗證的模型對兩種優(yōu)化方案進行模擬,考察兩種優(yōu)化方案下水質的改善情況。結果表明,兩種方案改善效果相當,均能使江北內河水質達到地表Ⅴ類水標準。但對于打鐵港河道,通過比較NH_3指標峰值,得出優(yōu)化方案二的改善效果是方案一的2.6倍,是“完善工程”的4.5倍。另外,考慮到建設水閘的經濟、環(huán)保、安全等因素,得出方案二優(yōu)于方案一的結論。通過本文研究,在江北城區(qū)河網開展的水量水質耦合模型模擬和小區(qū)域聯(lián)合調度成果,具有較好的適應性和可靠性,對福州主城區(qū)以及具有相似河流水系特點的城市的水環(huán)境保護和治理提供了理論依據(jù)和技術支持。
【學位單位】：華北水利水電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TV213.4;X52
【部分圖文】：

主要技術路線圖

2 研究區(qū)域概況位置及地形地貌州簡稱榕城，是福建省省會，地處中國東南沿海，與臺灣省隔海相望。位于北′~26°39′，東經 118°08′~120°31′，西鄰南平、三明，北接寧德市，南接莆田市，。福州全市總面積約 1.20 萬 km2，其中市區(qū)總面積約 1043km2。全市海域總面 萬平方公里，海岸線長 1137 公里[42]。究區(qū)屬于典型河口盆地，以山地、丘陵地貌為主，占全區(qū)土地總面積的 72.68%城，北起蓮花峰，南至五虎山，西起大腹山，東達鼓山，地勢西高東低，北高拔多在 600~1000m 之間。研究區(qū)屬于閩江流域，流域內最大河流閩江橫貫城市流入海，將福州分成兩大城區(qū)[43]，北部為主城區(qū)包含晉安區(qū)、鼓樓區(qū)、臺江區(qū)區(qū)，南部整個島嶼為倉山區(qū)，如圖 2-1 所示。利用 ArcGIS 對其進行地形渲染2-2 所示，可以發(fā)現(xiàn)，城區(qū)外被群山環(huán)抱，城區(qū)內整體地勢較平坦，內河水系較

圖 2-2 研究區(qū)詳細地形及水系圖Figure 2-2 Detailed terrain and water system map of the study area文條件海洋性亞熱帶季風氣候，全年冬短夏長，溫暖濕潤，年平均日照數(shù)為時；年平均氣溫為 19.3℃；年相對濕度約 77%；主導風向為東北風，多/s[44]；年平均降水量為 900～2100mm，在對 106a(1900～2005 年)來福計分析，平均每年約 2 次，并且未來有增大的趨勢[44],多集中在 7-9 月，期間帶來的連續(xù)高強度、歷時短的降雨極易導致洪澇災害。福州冬季一山等海拔較高地區(qū)有零星降雪。實測流量站，在北部山區(qū)有赤橋水文站，雨量站主要有解放大橋、赤橋。根據(jù)閩江下游竹岐水文站 1934 年至 2011 年的統(tǒng)計資料，多年平均年 m3，最大值為 2010 年 845.92 億 m3，最小為 1971 年 268 億 m3，流域為 966mm。從竹岐站 1934 年～2011 年共 77 年資料統(tǒng)計（缺 1941 年） 2004 年洪峰流量為 3580m3/s，實測最大值為 1998 年 6 月 23 日洪[45]

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2810353