对滨江水体水环境整治的生态引调水方法技术

本发明专利技术公开了对滨江水体水环境整治的生态引调水方法，包括：步骤1：划定流域范围作为研究范围；步骤2：野外水文水质同步监测；步骤3：污水排放口概化；步骤4：构建水环境数学模型：水环境数学模型包括水动力模型和对流扩散模型；步骤5：模型的率定验证；步骤6：整治方案设置；步骤7：计算结果讨论分析。本发明专利技术，本发明专利技术基于地表水水质达标的需求，在近期，通过直排污水小部分截污与生态补水联合措施，对地表水水质进行预测；在远期，通过直排污水大部分截污，对地表水水质进行预测。在近期，通过污水接管使得一定比例的直排污水接入污水处理系统，并结合滨江水体的生态引调水使得地表水水质达标；在远期，通过深化绝大部分直排污水接入污水处理系统，从而实现地表水水质达标。

【技术实现步骤摘要】
对滨江水体水环境整治的生态引调水方法
本专利技术涉及对滨江水体水环境整治的生态引调水方法，属于水环境整治

技术介绍
随着中国的城市化进程加快，大型城市的人口急剧增长，城市的废污水排放量也随之急速增长，导致地表水不达标。基于地表水水质达标的需求，在近期，通过直排污水小部分截污与生态补水联合措施，对地表水水质进行预测；在远期，通过直排污水大部分截污，对地表水水质进行预测。治理和改善城市水体的方法包括控源截污、生态补水等措施。控源截污即从源头上消除废污水对环境的污染，是根本措施但见效慢；生态补水是指为维持地表水特定生态功能和环境标准而引调天然水体，其不能从根本上消除水污染，但作为一项临时措施见效快。目前城市水质整治方案中使用的补水措施主要是对单一河道通过人工补水方式(如泵引、自来水补水等)提升水质。目前部分研究集中于通过引调水方式的数值模拟研究，通过提出多种方案，选择实现水质达标的最优方案。目前研究多集中于单一断面的水质提升，对河道断面进行多断面水质联合提升研究目前还是难题。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种对滨江水体水环境整治的生态引调水方法，本专利技术提出部分污水截污与生态补水联合措施适用于分汊河道的方法，补充了研究地表水水质提升方案的多样性，对大型城市所在流域水质达标起到指导作用，其具体技术方案如下：对滨江水体水环境整治的生态引调水方法，包括以下操作步骤：步骤1：划定流域范围作为研究范围确定研究对象，划定该研究对象所在的流域范围，作为研究范围；步骤2：野外水文水质同步监测在划定流域范围内设置若干个监测点，在每个监测点进行水文监测和水质监测，水文监测的参数包括水位、流量、水量和降雨量，每日测量；水质监测的参数包括pH、水温、溶解氧质量浓度(ρ(DO))、氨氮质量浓度(ρ(NH3-N))、总磷质量浓度(ρ(TP))，每日测量；步骤3：污水排放口概化根据排污口调查资料在研究范围内确定排污口数量，在模型计算中将其概化处理为概化排污口；步骤4：构建水环境数学模型：水环境数学模型包括水动力模型和对流扩散模型；水动力模型：水动力计算的控制方程是描述明渠一维非恒定流的圣维南方程组，包括连续性方程和动量方程，并补充考虑了漫滩和旁侧入流：式中：Q为流量；x为沿水流方向空间坐标；b为调蓄宽度，指包括滩地在内的全部河宽；h为水位；t为时间坐标；q为旁侧入流流量，入流为正，出流为负；α为动量校正系数；A为主槽过水断面面积；g为重力加速度；CZ为谢才系数；R为水力半径；方程组利用Abboptt-lonescu六点隐式有限差分格式求解，离散后的线性方程组用追赶法求解；对流扩散模型污染物在水中的分布与浓度取决于自身的降解、随水流的运动以及污染物的扩散，对流扩散模块的控制方程为一维对流扩散方程：式中：x为沿水流方向空间坐标；t为时间坐标；Q为流量；C为物质浓度；A为主槽过水断面面积；D为纵向扩散系数；K为线性衰减系数；C2为源汇浓度；q为旁侧入流流量；对流扩散方程的数值解法与采用六点隐式差分格式求解，最后求解采用Thomas追赶法；步骤5：模型的率定验证水文水质同步监测资料采用试错法进行水动力模型参数率定，即根据各水文站、水位站实测的流量、水位资料，调试模型中各河道的糙率，使模型计算值与实测值相吻合；步骤6：整治方案设置基于水质达标为目的，针对当前水质状况，通过水环境数学模型计算，结合相关研究，在此基础上通过控源截污与生态补水联合方法对三个断面联合水质预测；模型计算的结果数据就是用来预测水质的好坏，手段就是模型计算，模型计算就是上面提到的“水动力模型”和“对流扩散模型”。在近期，通过污水接管使得一定比例的直排污水接入污水处理系统，并结合滨江水体的生态引调水使得地表水水质达标；在远期，通过深化绝大部分直排污水接入污水处理系统，从而实现地表水水质达标；步骤7：计算结果讨论分析对步骤6的整治方案进行模型计算，模型计算就是上面提到的“水动力模型”和“对流扩散模型”，得到整治方案计算结果。所述步骤3中概化原则为：①当工业企业排污口污染物排放流量超过单元总量的10％，作为独立的概化排污口处理；②其他排污口若距离近，把多个排污口简化成集中的排污口；③距离远并且排污量小的分散排污口，可概化为非点源入河；④大型的污水处理厂作为概化排污口考虑；⑤城市人口聚集地需概化排污口。所述步骤5中率定得到的河道糙率值用于模型预测计算，模型计算值和实测值吻合。所述步骤2中水文水质需同步监测，监测次数在两次以上，上午在8:00左右，下午在15:00左右。本专利技术的有益效果是：随着中国的城市化进程加快，大型城市的人口急剧增长，城市的废污水排放量也随之急速增长，导致地表水不达标。本专利技术基于地表水水质达标的需求，在近期，通过直排污水小部分截污与生态补水联合措施，对地表水水质进行预测；在远期，通过直排污水大部分截污，对地表水水质进行预测。以秦淮河流域滨江水体南京市为例，通过野外水文水质调查，提出多种方案，结合水环境数学模型进行计算，预测结果表明：在近期，通过污水接管使得一定比例的直排污水接入污水处理系统，并结合滨江水体的生态引调水使得地表水水质达标；在远期，通过深化绝大部分直排污水接入污水处理系统，从而实现地表水水质达标。本专利技术提出部分污水截污与生态补水联合措施适用于分汊河道的方法，补充了研究地表水水质提升方案的多样性，对大型城市所在流域水质达标起到指导作用。附图说明图1是本专利技术实施例的研究区域水系分布及概化排口位置图，其中图1a为研究区域水系分布图，图1b为研究区域概化排口位置图，图2是本专利技术实施例的汤铜桥、洋桥、天元桥流量计算值与实测值对比图，其中图2(a)为汤铜桥流量计算值与实测值对比图，图2(b)为洋桥流量计算值与实测值对比图，图2(c)为天元桥流量计算值与实测值对比图，图3是铁心桥、七桥瓮断面氨氮、总磷率定结果图，其中图3(a)为铁心桥氨氮率定结果图，图3(b)为铁心桥总磷率定结果图，图3(c)为七桥瓮氨氮率定结果图，图3(d)为七桥瓮总磷率定结果图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术。应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下面以南京市秦淮河流域为例说明本专利技术：本对滨江水体水环境整治的生态引调水方法包括以下操作步骤：步骤1：首先划定流域范围作为研究范围。秦淮河流域水系分布及流向如图1所示。其水系有南北两源，在南京市江宁区方山埭西北村汇合成秦淮河干流由南向北自流，在东山桥处分成秦淮新河和外秦淮河分别注入长江。调水时，通过水闸自引或泵站抽引从长江向秦淮新河节制闸引水，水流与秦淮河干流在东山桥处汇合后经过外秦淮河回到长江。本文围绕秦淮河地表水水质达标为主线，基于位于分汊河道的节制闸、铁心桥及七桥瓮考核断面水质达标为中心，三个断面的影响区域为秦淮河流域。大量实测资料证明洋桥断面上游水质达标，将影响区域进一步简化得到研究区域(见图1)。步骤2：野外水文水质同步监测。2016年8月3日-12日、9月26日-30日分别进行了2次人工调水水文水质同步监测(监测点见图1)。水文监测包括水位、流量、水量和降雨量，每日测量1次；水质监测包括pH、水温、溶解氧质量浓度(ρ(DO))、氨氮质量浓度(ρ(NH3-N)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.对滨江水体水环境整治的生态引调水方法，其特征在于包括以下操作步骤：步骤1：划定流域范围作为研究范围确定研究对象，划定该研究对象所在的流域范围，作为研究范围；步骤2：野外水文水质同步监测在划定流域范围内设置若干个监测点，在每个监测点进行水文监测和水质监测，水文监测的参数包括水位、流量、水量和降雨量，每日测量；水质监测的参数包括pH、水温、溶解氧质量浓度(ρ(DO))、氨氮质量浓度(ρ(NH3‑N))、总磷质量浓度(ρ(TP))，每日测量；步骤3：污水排放口概化根据排污口调查资料在研究范围内确定排污口数量，在模型计算中将其概化处理为概化排污口；步骤4：构建水环境数学模型：水环境数学模型包括水动力模型和对流扩散模型；水动力模型：水动力计算的控制方程是描述明渠一维非恒定流的圣维南方程组，包括连续性方程和动量方程，并补充考虑了漫滩和旁侧入流：

【技术特征摘要】
1.对滨江水体水环境整治的生态引调水方法，其特征在于包括以下操作步骤：步骤1：划定流域范围作为研究范围确定研究对象，划定该研究对象所在的流域范围，作为研究范围；步骤2：野外水文水质同步监测在划定流域范围内设置若干个监测点，在每个监测点进行水文监测和水质监测，水文监测的参数包括水位、流量、水量和降雨量，每日测量；水质监测的参数包括pH、水温、溶解氧质量浓度(ρ(DO))、氨氮质量浓度(ρ(NH3-N))、总磷质量浓度(ρ(TP))，每日测量；步骤3：污水排放口概化根据排污口调查资料在研究范围内确定排污口数量，在模型计算中将其概化处理为概化排污口；步骤4：构建水环境数学模型：水环境数学模型包括水动力模型和对流扩散模型；水动力模型：水动力计算的控制方程是描述明渠一维非恒定流的圣维南方程组，包括连续性方程和动量方程，并补充考虑了漫滩和旁侧入流：式中：Q为流量；x为沿水流方向空间坐标；b为调蓄宽度，指包括滩地在内的全部河宽；h为水位；t为时间坐标；q为旁侧入流流量，入流为正，出流为负；α为动量校正系数；A为主槽过水断面面积；g为重力加速度；CZ为谢才系数；R为水力半径；方程组利用Abboptt-lonescu六点隐式有限差分格式求解，离散后的线性方程组用追赶法求解；对流扩散模型污染物在水中的分布与浓度取决于自身的降解、随水流的运动以及污染物的扩散，对流扩散模块的控制方程为一维对流扩散方程：式中：x为沿水流方向空间坐标；t为时间坐标；Q为流量；C为物质浓度；A为主槽过水断面面积；D为纵向扩散系数；K为线性衰减系数；C2为源汇浓度；q为旁侧入流流量；对流扩散方程的数值解法与采用六点隐式差分格式求解，最后求解采用Thomas...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋为威，逄勇，傅星乾，宋达昊，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32