【摘 要】
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城市景观水体是营造健康绿色怡人居住环境的重要组成部分,同时对城市水文环境的调节也有着重要的作用。但景观水体往往由于补给条件较差,污染水源汇入,更新速度慢周期长的原因而出现水质恶化问题。济南护城河作为典型的城市景观水体,不仅具有滞洪、蓄洪、排泄等功能,还具有重要的历史价值和人文价值。济南护城河周围分布着众多泉水,其中包括着驰名中外的市区四大泉群,趵突泉泉群、黑虎泉泉群、五龙潭泉群以及珍珠泉泉群,来水
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城市景观水体是营造健康绿色怡人居住环境的重要组成部分,同时对城市水文环境的调节也有着重要的作用。但景观水体往往由于补给条件较差,污染水源汇入,更新速度慢周期长的原因而出现水质恶化问题。济南护城河作为典型的城市景观水体,不仅具有滞洪、蓄洪、排泄等功能,还具有重要的历史价值和人文价值。济南护城河周围分布着众多泉水,其中包括着驰名中外的市区四大泉群,趵突泉泉群、黑虎泉泉群、五龙潭泉群以及珍珠泉泉群,来水条件优质且充足,但是因为其河道水动力条件太差,使得护城河出现了水体浑浊、水体异味严重的污染的现象。本文以济南护城河西船闸至东船闸之间的区域为研究对象,通过实地监测、资料收集,对济南护城河的来水条件进行分析,并利用NEW Chen模型构建了二维水动力模型。通过模拟,对济南护城河流场的分布规律及影响因素进行了分析,其中包括济南护城河流场的方向、大小、顶托点位置变化的影响因素及各泉群泉水补给点的影响范围。为改善济南护城河的流场分布情况,尤其是水体污染严重的南门桥区段,利用周边泉水进行生态调水以达到改善济南护城河流场分布的效果,通过对不同情景下生态调水量的模拟结果,对济南护城河的调水方案进行筛选和优化,为济南护城河的综合治理提供参考,也为其他城市水体的治理提供借鉴。论文主要结论如下:(1)济南护城河存在的问题主要包括三点:(1)济南护城河南门桥至坤顺桥段水体质量较差;(2)水草疯长,漂浮生物絮体日趋严重;(3)南护城河河底淤积严重。通过对济南护城河流速、来水条件、周边环境的调查,形成上述问题的成因主要包括:外部污染持续性汇入;河道水动力条件不足,水体流动性差;底泥内源污染二次释放。(2)基于济南护城河实际地形的测量数据、护城河来水点的位置分布以及流速、流量的观测数据,选用分布式非结构化网格,建立护城河二维水动力模型,通过试错法对模型进行参数调整,通过分析济南护城河顶托点的位置及其移动变化的情况对模型的参数进行率定已经对模型的模拟结果进行检验,验证结果表明该模型能较真实地反映济南护城河水动力变化规律及流场的分布情况。(3)济南护城河流场的方向分布可分为五段:(1)五龙潭东补给点至西船闸段,水流由南向北;(2)五龙潭东补给点至趵突泉步青桥补给点,河道西侧水流由北向南,东侧水流由南向北;(3)趵突泉泉群补给点至顶托点,水流由西向东;(4)顶托点至黑虎泉补给点,水流由东向西;(5)黑虎泉泉群补给点至东船闸,水流由南向北。济南护城河存在顶托点,其主要形成原因是趵突泉补给水流和黑虎泉补给水流相遇汇集形成,顶托点的位置与黑虎泉补给流量同泉水补给总量的比值拟合较好。所选取断面的流速分布情况受河道边界条件和泉水补给量的共同影响,受单一泉群补给的断面流速分布形状不随补给量的改变而改变,断面平均流速的大小随补给量的改变而发生变化。(4)通过配置不同的补水水量,提出七种济南护城河调水方案,通过比较调水量和相应调水量情况下断面流速的变化情况对调水方案进行优选。模拟结果表明,调水量越大,断面流速改善情况越大;但调水量过大,断面流速虽有改善,但效果不显著,会造成水资源和经济的浪费。通过筛选,选出性价比最高、调水量适宜、济南护城河重点区段置换时间较短,且具有显著改善效果的情景一作为调水方案。
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