典型城市河道自净能力研究与模拟

摘要

随着城市化的快速发展，城市内河受到严重破坏，污染严重，自净能力低下，水环境治理迫在眉睫，要实现水环境生态修复就要恢复和增强水体的自净能力。但是城市内河污染物来源复杂而分散，自净能力（容量）的界定较为困难。要实现城市内河自净能力的合理开发利用，实现水体生态修复，就要利用人工措施或水利工程来提升水体的自净容量。在国内外实施的众多城市河道治理工程中，治理的效果往往不可预料。这就需要水环境模型来对治理效果进行模拟，以此对后续的治理工作进行指导和方案优化，并对工程效果进行后评估，从而达到推广工程技术经验的目的。
　　本文以苏州官渎花园内河为研究对象，通过室内和室外模拟实验，测定相应的自净参数，研究了人工水力循环、人工强化复氧和渗滤净化装置等不同工程措施下水体自净能力的变化情况。然后根据实际情况建立了水质模型，以实验所得的自净参数为依据，对水体中的NH3-N、CODer、TP的变化情况进行模拟，并与实测值进行验证，以此对工程措施实施后的效果进行预测，结果表明:
　　通过人工水力循环、人工强化复氧和渗滤净化装置等工程措施，能增强水体的自净能力。建立的水质模型基本上能很好地反映出研究区域内水质变化情况，模拟结果的确定性系数较好，均在0.7以上。由模拟预测结果可知，工程措施可以改善官渎内河水质情况，对污染负荷如NH3-N、CODer、TP等都有一定程度的削减，与后续跟踪监测一致。在旱季，人工水力循环的削减量:CODer为6.8％，NH3-N为9.8％，TP为10.1％;人工强化复氧的削减量:CODcr为4.2％，NH3-N为6.3％，TP为17.8％;渗滤净化装置的削减量:CODer为12.3％，NH3-N为18.9％，TP为9.5％;综合整治工程削减量最高:CODer为15.7％，NH3-N为29.8％，TP为21.3％。在雨季，削减量基本上都较旱季有所提升，其中人工水力循环的削减量:CODer为31.5％，NH3-N为22.1％，TP为17.3％;人工强化复氧:CODer、NH3-N和TP的削减量分别为23.5％、16.7％和18.9％;渗滤净化装置:CODer、NH3-N及TP的削减量分别为41.3％，43.5％和10.2％;综合整治工程:CODer、NH3-N及TP的削减量分别为11.2％，52.4％和14.7％。CODer的削减量最高值(41.3％)出现在雨季的渗滤净化装置下，NH3-N的削减量最大值(52.4％)则出现在雨季的综合整治工程下;TP的削减量最大值(21.3％)则是在旱季的综合整治工程条件下。
　　综上所述，工程措施实施后可以提升内河水体自净能力，能在一定程度上削减污染负荷(NH3-N、CODer、TP)。其中，内河综合整治工程在旱季就可以完成所有污染物的有效削减。为实现综合生态修复工程的长效维持，后期应定期对水质进行跟踪监测。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状及进展

1．2．1 城市内河自净能力

1．2．2 城市内河自净能力定量化研究

1．3 研究内容与方法

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究内容

1．3．3 研究方法

第2章 研究区域概况

2．1 官渎花园内河水环境现状

2．2 官渎内河水质情况

2．2．1 污染源调查

2．2．2 污染特征评价

2．3 整治工程措施

2．3．1 外源消减

2．3．2 内源清除

第3章 官渎内河自净参数实验研究

3．1 采样断面

3．2 实验内容与方法

3．2．1 实验原理

3．2．2 实验材料

3．2．3 实验内容

3．3 结果与讨论

3．3．1 污染物浓度对自净参数的影响

3．3．2 人工水力循环对自净参数的影响

3．3．3 人工强化复氧对自净参数的影响

3．3．4 渗滤净化装置对自净参数的影响

3．3．5 综合整治措施对自净参数的影响

3．3．6 季节性温度对自净参数的影响

3．4 结论

第4章 城市内河水环境模型的建立

4．1 Delft3D模型概述

4．2 模型的基本原理

4．2．1 水动力模型

4．2．2 二维水质模型

4．3 官渎内河模型建立

4．3．1 计算区域网格生成

4．3．2 模型的边界条件

4．3．3 模型参数的选取

4．3．4 模型验证及结果分析

4．4 官渎花园内河工程效果的预测

4．4．1 人工水力循环工程效果预测

4．4．2 人工强化复氯工程效果预测

4．4．3 渗滤净化工程效果预测

4．4．4 官渎花园内河综合整治工程效果预测

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 存在问题与展望

参考文献

致谢

个人简历