水利工程影响下的苇田用水方案与调控技术

摘要

辽河口芦苇湿地是世界上保存最好、面积最大、植被类型最完整的湿地之一。它在净化水质、调节气候、防止海水入侵等方面都具有重要的作用。但是近些年来，由于自然和人为等多重影响，辽河口芦苇湿地遭到严重破坏，导致湿地各项生态功能紊乱，以致影响到整个辽河口地区的生态环境。
　　为缓解河口区苇田生态用水量与水质性缺水之间日益突出的矛盾，保证芦苇的健康生长，在综合分析了苇田水动力条件的基础上，利用苇田示范区的地形资料等，建立MIKE21示范区苇田二维水流水质模型。将苇田水动力过程和水质变化过程的研究相结合，通过模型分析水利工程对苇田水系的影响，提出满足示范区排放水体水质要求和保证芦苇健康生长的苇田用水调控方案。为河口区苇田生态用水调控提供技术参考，同时可为辽河口芦苇湿地的生态恢复及河口湿地污染净化研究提供参考依据。主要结论如下:
　　在无涵洞存在的条件下，进水完成后，研究区平均水位均远远超过了芦苇正常生长所需水位，会造成水资源的巨大浪费。
　　在无涵洞存在的基础上，在苇田中增加环沟后加速水的流动后，进水情况有改善，苇田水位分布更加均匀，整体水位达到满足芦苇正常生长水位时，进水所用时间缩短，且未进水的区域面积减小。但出于成本考虑，此方案不可行。
　　在1号进水口设置涵洞，进水完成后，大部分苇田区域进水情况相比于无涵洞条件下并无明显改善。但靠近涵洞的1号苇田进水情况良好，表明涵洞对调控水流具有积极作用。
　　在2号进水口设置涵洞后，靠近涵洞与远离涵洞的苇田区域水位分布极其不均，表明单独在一个进水口设置涵洞并不能达到目的。在2号、4号和5号进水口处都设置涵洞后，进水时段后期，水流能在整个研究区苇田范围内均匀稳定地流动，最终水位分布非常均匀，且水位达到满足芦苇正常生长所需水位所用时长最短，因此确定本方案为最佳进水方案。
　　当实验田模拟时段为7～8月份时，经过60天的去除，COD浓度仍不能满足总体的排放目标。因此当苇田积水中污染物浓度较高，或苇田处于去除效果较差的时间段时，要使水质参数达标，还需结合其他的污染物处理方法。当实验田模拟时段为8～9月份时，经过约21天的去除，COD浓度达到排放目标的要求。因此当苇田积水中污染物浓度不高，或苇田处于去除效果较好的时段时，可以通过小块实验田循环水体使水质净化，达标排放。

目录

声明

摘要

0 引言

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的及意义

1．3 国内外研究现状及发展动态

1．3．1 河网水动力

1．3．2 水资源优化配置与调控技术研究现状

1．4 研究内容方法和技术路线

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 研究方法

1．4．3 技术路线

2 区域自然地理

2．1 自然地理

2．2 区域特征

2．2．1 地形地貌

2．2．2 气候特征

2．2．3 水文特征

2．2．4 水质特征

2．3 辽河口湿地及苇田

2．3．1 辽河口湿地

2．3．2 芦苇及湿地功能介绍

3 MIKE21模型

3．1 MIKE21模型简介

3．2 MIKE21水动力模块数值求解

3．2．1 基本方程

3．2．2 方程组的差分

3．2．3 方程的离散

3．2．4 方程组数值求解格式

3．3 MIKE21对流扩散模块数值求解

3．3．1 对流扩散方程

3．3．2 方程的离散

4 模型的建立和率定

4．1 水动力模型的建立

4．1．1 网格剖分和地形插值

4．1．2 初始条件和边界条件

4．1．3 影响因素和参数率定

4．1．4 参数验证

4．2 对流扩散模型的建立

4．2．1 参数的选取

4．2．2 初始条件和源项设置

4．2．3 参数验证

4．3 本章小结

5 水动力模型结果分析及方案设计

5．1 无涵洞条件下的模型结果分析

5．2 涵洞对水动力模型的影响

5．3 本章小结

6 水质模型的结果分析及方案设计

6．1 研究区水质模拟结果分析

6．1．1 无涵洞存在的条件下水质模拟结果

6．1．2 涵洞存在条件下的水质模拟结果

6．2 实验田水质模拟

6．2．1 模型的建立

6．2．2 衰减系数灵敏度分析

6．2．3 模型验证

6．2．4 水动力模型结果

6．2．5 水质模拟结果分析

6．3 本章小结

7 结论与建议

7．1 主要的结论

7．2 主要的创新点

7．3 存在的问题

7．4 建议与展望

参考文献

致谢

个人简历

发表的学术论文

参与的科研项目