闸坝对污染河流水质水量作用分析及调控研究

【摘要】在河流上修建闸坝是人类开发利用水资源的重要手段。随着经济社会的不断发展,大量的闸坝工程在促进水资源开发利用的同时,也带来了一系列的河流水环境问题。如何通过闸坝的科学调控以减轻其对水环境造成的负面影响,已成为国际水文生态领域的研究热点。我国淮河流域干流和支流修建有大量的闸坝工程,这使得闸坝上游经常蓄积大量的工业废水和生活污水,极易导致污染团的集中下泄,造成水污染事件。因此研究闸坝对污染河流水质水量的作用及定量模拟,并在实践中开展闸坝防污调控成为防范淮河流域发生水污染事件的关键问题,也是本文研究的重点,具有重要的理论及实际意义。本论文总结国内外研究现状及存在的问题,以在淮河流域沙颍河上开展的槐店闸调控试验为基础,构建闸坝作用下的水动力—水质模型来研究闸坝对污染河流的作用,分析闸坝对河流的水质水量影响,并提出单一闸坝和闸坝群的调控策略。最后,结合淮河流域针对水污染开展的闸坝联防工作,建立了基于模拟—优化的闸坝防污调控模型,将该方法应用到污染比较严重的淮河最大支流沙颍河。具体而言,本文主要开展以下几方面的研究工作：(1)淮河流域水质时空变化分析和评价。收集了淮河流域2003～2010年30个监测断面的水质数据,采用多元统计的方法和Mann-Kendall非参数检验方法,对淮河流域水质的时空变化进行分析和评价。(2)闸坝作用下污染河流水动力—水质模型研究。开展了槐店闸调控试验,基于试验构建了闸坝作用下的水动力—水质模型,并验证和检验模型的可靠性。(3)闸坝对污染河流水质水量的作用研究。开展多场景模拟,根据多场景模拟的结果分析单一闸坝和闸坝群对河流水质水量的作用,并提出污染河流单一闸坝和闸坝群的调控策略。(4)污染河流闸坝防污调控研究。定义了污染河流闸坝防污调控的概念和内涵,分别构建了闸坝防污限制水位模型和基于模拟—优化的闸坝防污调控模型,并采用多目标遗传算法和模糊优选方法对模型进行求解,研究闸坝的防污限制水位和闸坝群的优化调控方案,并将该方法应用于沙颍河流域。(5)沙颍河闸坝防污调控系统软件开发。采用微软发布C#作为开发工具,面向对象,开发直接为沙颍河闸坝防污调控服务的系统软件,为淮河水污染防治提供技术支持,为各级闸坝管理部门和水管理部门制定闸坝调控预案提供工具。
【作者】李冬锋；
【导师】左其亭；窦明；
【作者基本信息】郑州大学，水文学及水资源，2013，博士
【关键词】污染河流；闸坝调控；河流水质水量；闸坝防污调控；水动力—水质模型；基于模拟—优化的闸坝防污调控模型；

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