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水环境污染是当今世界水资源领域的三大问题之一,而水资源调度是改善水环境的重要措施。本文以青浦区苏州河支流水系为例,在水环境现状分析评价的基础上,利用详实的基础资料构建了苏州河水系精细化河网水动力水质模型,并应用该模型进行了改善水质调度方案的优化比选研究。研究结果可为青浦区苏州河支流水系的水质改善和水资源调度运行管理等提供技术支撑和科学依据。
首先,通过基础资料收集、实地调查和专家座谈等方式,对青浦区苏州河支流水系范围内的水利与水环境现状进行了分析评价,重点对区域污染源和河道水质现状、主要水质超标因子等进行了分析,归纳总结了其水环境存在的主要问题。
然后,基于详实的基础资料,通过河网和构面分区概化、河道实测大断面和闸泵工程配置、入河污染源及边界条件设置等关键步骤,构建了苏州河水系精细化河网水动力水质模型,研发了河网分片协同高效建模整合技术。采用14个水文站2012~2014年汛期的实测数据对水量模型进行了率定验证,同时采用青浦区淀浦河以北区域42个监测断面2017年10月水质监测数据对水质模型进行了率定验证。结果表明,该模型对于苏州河水系的水文和水质指标均具有较高的模拟精度,确定性系数大于0.93,能够真实反映青浦区苏州河支流水系的水量水质变化规律,可应用于到青浦区苏州河支流水系改善水质调度方案的优化研究中。
最后,基于水环境现状分析评价,结合水质整体改善、圩区改善及局部区域改善等需求,设计了8种改善水质的优化调度方案。研究表明:①通过增加区域的引排水动力,可以显著改善区域河道水质,圩内和圩外河道NH3-N指标的最大改善幅度分别达20.8%和25.1%,TP指标的最大改善幅度分别达24.1%和25%;劣Ⅴ类河长占比降低23.6个百分点。②当圩区与大片进行联调时,圩内河道水质将会得到进一步改善,NH3-N指标浓度最大平均降幅为20.8%;③在现状工况条件下,实行局部小调度可在一定程度上改善青浦新通波塘以东淀浦河以北区域河道水质,华新镇、徐泾镇、赵巷镇河道NH3-N指标平均降幅分别为4.37%、5.81%和2.09%。通过对各方案水质改善效果的计算分析评估,从改善区域整体水质最优的角度,本文提出了优化调度推荐方案,即在苏州河西引东排期间,对青浦区现有泵闸设施进行充分引排,并且沿黄浦江上游规划增加张马泵闸60m3/s、沿淀山湖规划增加新塘港泵闸30m3/s引水,沿苏州河南岸规划增加泵闸30m3/s排水调度。同时,对有较高水质要求的圩区和局部区域,提出了相应定向有序引排改善水质的调度方案建议。
首先,通过基础资料收集、实地调查和专家座谈等方式,对青浦区苏州河支流水系范围内的水利与水环境现状进行了分析评价,重点对区域污染源和河道水质现状、主要水质超标因子等进行了分析,归纳总结了其水环境存在的主要问题。
然后,基于详实的基础资料,通过河网和构面分区概化、河道实测大断面和闸泵工程配置、入河污染源及边界条件设置等关键步骤,构建了苏州河水系精细化河网水动力水质模型,研发了河网分片协同高效建模整合技术。采用14个水文站2012~2014年汛期的实测数据对水量模型进行了率定验证,同时采用青浦区淀浦河以北区域42个监测断面2017年10月水质监测数据对水质模型进行了率定验证。结果表明,该模型对于苏州河水系的水文和水质指标均具有较高的模拟精度,确定性系数大于0.93,能够真实反映青浦区苏州河支流水系的水量水质变化规律,可应用于到青浦区苏州河支流水系改善水质调度方案的优化研究中。
最后,基于水环境现状分析评价,结合水质整体改善、圩区改善及局部区域改善等需求,设计了8种改善水质的优化调度方案。研究表明:①通过增加区域的引排水动力,可以显著改善区域河道水质,圩内和圩外河道NH3-N指标的最大改善幅度分别达20.8%和25.1%,TP指标的最大改善幅度分别达24.1%和25%;劣Ⅴ类河长占比降低23.6个百分点。②当圩区与大片进行联调时,圩内河道水质将会得到进一步改善,NH3-N指标浓度最大平均降幅为20.8%;③在现状工况条件下,实行局部小调度可在一定程度上改善青浦新通波塘以东淀浦河以北区域河道水质,华新镇、徐泾镇、赵巷镇河道NH3-N指标平均降幅分别为4.37%、5.81%和2.09%。通过对各方案水质改善效果的计算分析评估,从改善区域整体水质最优的角度,本文提出了优化调度推荐方案,即在苏州河西引东排期间,对青浦区现有泵闸设施进行充分引排,并且沿黄浦江上游规划增加张马泵闸60m3/s、沿淀山湖规划增加新塘港泵闸30m3/s引水,沿苏州河南岸规划增加泵闸30m3/s排水调度。同时,对有较高水质要求的圩区和局部区域,提出了相应定向有序引排改善水质的调度方案建议。