潮汐河网闸泵优化调度的水环境效应数值模拟

摘要

随着经济社会的快速发展和城市化进程的推进，城市河流的水质普遍受到严重污染。在潮汐河网地区，利用水闸、泵站等水利工程引入清洁水源，是迅速改善城市河流水质的有效措施之一。但由于潮汐河网受径潮动力的交互影响，水流复杂多变，引水量与河道水质改善之间并非呈简单的线性关系。本文以西北三角洲潮汐河网中的佛山水道为对象，重点研究了水闸、泵站联合调度的优化引水方案，并探讨了引水方案对周边河道的影响。本文的研究可为佛山水道引水治污方案的制定提供决策依据，也可为其它潮汐河网地区引调清水工程的实施提供借鉴与理论支撑。
　　 本文回顾了水质模型、水利工程优化调度等方面的研究进展，在建立基于闸泵联合引水的潮汐河网一维水环境数学模型的基础上，以佛山水道氨氮浓度达标和各泵站设计引水流量为约束条件，以闸泵联合调度运行费用最小化为目标，建立了优化调度模型。在上游来水为90％最枯月平均流量的情况下，按照“当闸外水位高于闸内水位时开闸引水，当闸外水位低于闸内水位时泵站强迫引水”的运行方式，采用加速遗传算法，计算了流域内沙口、莲塘、屈龙角、新市、明窦和石啃等水闸、泵站的的优化引水方案。当满足佛山水道全河段氨氮浓度达到Ⅳ水质标准的约束时，沙口、莲塘、屈龙角、新市、明窦和石啃等6个泵站的引水量分别为5.3 m3/s、0.0 m3/s、9.6 m3/s、15.6 m3/s、1.0 m3/s、18.9m3/s；当满足佛山水道上游街边断面氨氮浓度达到Ⅲ类水质标准，中、下游横滘断面和沙尾桥断面氨氮浓度达到Ⅳ水质标准时，沙口、莲塘、屈龙角、新市、明窦和石啃等6个泵站的引水量分别为20.4m3/s、0.2 m3/s、12.0m3/s、16.3 m3/s、2.6 m3/s、13.0m3/s。这两种优化调度引水方案对佛山水道支涌的水质也有一定的改善作用，但对引水河道的水文情势造成一定程度的影响，尤其是第二种优化引水方案导致的影响更明显，所有引水河道中潭州水道所受影响最大，平均流量降幅达23.1％。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究目的和意义

1.3国内外研究现状

1.4本文的研究工作

第二章潮汐河网一维水环境数学模型

2.1水环境数学模型基本方程

2.2水环境数学模型求解方法

2.3水闸泵站处理

第三章潮汐河网水环境数学模型的率定与验证

3.1研究区域概况

3.2模拟范围及边界条件

3.3模型参数率定与验证

第四章潮汐河网闸泵优化调度引水方案

4.1优化调度模型构建

4.2优化模型求解方法

4.3优化调度方案

4.4优化调度引水方案对附近河道水文情势的影响分析

4.5优化调度引水方案对支涌水环境的影响分析

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢