【摘 要】
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南水北调东线工程是缓解中国华北地区水资源供需矛盾,支撑国民经济社会可持续发展的一项综合性调水工程。工程建设以来,输水安全一直是热点问题。南四湖为东线工程山东段输水干线的两大调蓄湖泊之一,洸府河是重要入湖支流之一,其入湖口靠近输水干线——梁济运河,因此洸府河水质安全十分重要。为保障输水工程的水质安全,山东省政府修建了截污导流工程。其主要任务是截蓄城市中水,保证洸府河入湖水质达到Ⅲ类水质标准,保障南四
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南水北调东线工程是缓解中国华北地区水资源供需矛盾,支撑国民经济社会可持续发展的一项综合性调水工程。工程建设以来,输水安全一直是热点问题。南四湖为东线工程山东段输水干线的两大调蓄湖泊之一,洸府河是重要入湖支流之一,其入湖口靠近输水干线——梁济运河,因此洸府河水质安全十分重要。为保障输水工程的水质安全,山东省政府修建了截污导流工程。其主要任务是截蓄城市中水,保证洸府河入湖水质达到Ⅲ类水质标准,保障南四湖水质安全,洸府河湿地群是截污导流工程中保证洸府河入湖水质达标的关键。随着经济快速发展,中水排放量超过原有设计水量,蓼沟河节制闸上游水位升高与闸顶齐平,南四湖水质面临风险,需确定水质水量调控方案保障南四湖水质安全。因此,本文以洸府河湿地群为研究对象,利用MIKE软件建立湿地群水质水量耦合模拟模型,基于再生水供需分析,提出湿地群水质水量调控方案并通过模拟进行优选与优化。主要研究内容及成果如下:（1）湿地群水质水量耦合模拟模型构建基于研究区域地形与水文、水质监测数据,利用MIKE软件,建立输水河渠一维水质水量耦合模拟模型,分别建立洸府河人工湿地和蓄水区人工湿地二维水质水量耦合模拟模型;选择MIKE FLOOD中的标准连接方法,建立一维模型出口端点分别与二维模型进口处网格单元的连接,将一维模型输出结果设为二维模型进口边界条件,构建湿地群水质水量耦合模拟模型。利用2020年1月1日至2020年1月7日和2020年1月8日至2020年4月1日的实测数据,分别对模型进行率定与验证,结果表明,参数设置与模型构建合理,误差范围均小于20%,在允许范围内。（2）湿地群水质水量调控方案模拟与优选针对研究区域存在的水环境问题,以降低蓼沟河节制闸上游水位为目标,综合分析中水来水和蓄水区湿地用水需求,确定三种水质水量调控方案。利用耦合模拟模型,模拟分析不同调控方案。基于模拟分析结果,提出方案1为优选方案:在蓄水区出口分别调取1万m3/d的再生水作为工业用水,6.3万m3/d再生水作为补充洸府河生态用水。调控后,洸府河人工湿地出口处COD和氨氮的平均浓度分别由现状15.19mg/L和0.42mg/L降低为14.58mg/L和0.40mg/L;蓄水区人工湿地出口处COD和氨氮的平均浓度分别由现状14.05mg/L和0.54mg/L降低为12.19mg/L和0.52mg/L。湿地群水质状况良好,符合Ⅲ类水水质标准。（3）湿地群水质水量优选调控方案的优化为了提高水资源利用效率,在满足水质达标要求的前提下,考虑增加湿地群再生水的利用量。基于中水排放量与再生水利用供需分析,对优选的方案1作进一步优化。在原方案基础上,从蓄水区人工湿地补充洸府河生态用水的调水量增加至10万m3/d。优化后,洸府河人工湿地出口处COD和氨氮平均浓度分别由14.58mg/L和0.40mg/L降低为10.92mg/L和0.33mg/L,蓄水区人工湿地出口处COD和氨氮的平均浓度分别由12.19 mg/L和0.52mg/L降低为9.7mg/L和0.325mg/L。较现状,COD与氨氮的平均浓度在洸府河人工湿地出口处分别降低了 28.11%与21.43%,在蓄水区人工湿地出口处分别降低了 30.96%与 39.81%。优化后的调控方案增加了湿地的水体交换,提高了湿地净化能力,在保障洸府河出口水质达标的同时,既提供再生水有效利用途径,又能复苏洸府河相应河段的河流功能。
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