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《同济大学》 2007年
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浦东新区水资源环境管理控制系统研究

张政  
【摘要】: 本文深入分析了浦东新区水资源环境管理现状,针对浦东新区平原感潮河网水资源的特点,以水资源、水环境、水安全为目标,提出了环境管理控制的合理组织架构,建立了水资源环境管理控制系统,包括防汛监控指挥系统、水文水环境管理信息支持系统、海塘管理系统、河道管理系统、水闸自动控制系统、计划用水管理系统、排水泵站自动监控系统、水资源配置决策支持系统8个子系统。 浦东新区属强人工调控的平原感潮河网地区,开展如此复杂河网系统的水文、水动力和水质模拟,在国内尚属首次,在国际上亦不多见。本文依据浦东新区近年来开展的600多条段的河道普查、3次持续7天的大规模调水试验、全区水污染源调查、水文水质监测网建设、泵站排水水文水质同步监测等工作的基础数据资料,针对浦东新区平原感潮河网地区复杂的水文、水质特点,应用MIKE11模型为水资源环境管理提供支撑,将研究、技术、管理应用于浦东的水资源环境控制与管理,并通过实践得到验证。 论文通过对几种水环境数学模型的综合比较,根据浦东新区水资源和水环境的实际情况,选用MIKE11模型建立了浦东新区平原感潮河网地区水文、水动力和水质模型。研究内容包括:(1)利用MIKE11河流模型系统的水文模型(NAM)建立了全区流域范围(包括城市化地区和非城市地区)的集总式水文模型;(2)利用MIKE11的水动力模型(HD)建立了浦东新区平原感潮河网水动力模型;充分考虑了平原河网强人工调控的特点,利用水工构筑物操作模块(SO)对河网范围内的20余闸门、骨干河道10余座市政泵站以及支流翻水泵站进行了合理地模拟;选择2003年9月新区综合调水期间的水文资料对河网水动力模型进行了全面地率定;(3)依据浦东新区的污染现状和特点,选用MIKE11(BOD_5-NH_3-N-DO)耦合水质模型,建立了河网动态水质模型,以COD_(Cr)作为线性衰减项由对流扩散(AD)模块进行计算;选择2003年9月浦东新区综合调水期间的水质资料进行了主要水质参数的率定。 论文分别从水资源、水环境、水安全三个方面选择实例进行应用研究,验证浦东新区水资源环境管理控制系统的科学性和有效性。得出以下主要结论: (1)选择2003年9月新区综合调水期间的水文资料对河网水动力模型及水质模型进行了全面地率定,计算结果与实测结果相当吻合,调水期间主要站位水位平均误差小于5cm,平均相对误差小于5%,主要站位污染物浓度平均相对误差一般小于20%;(2)从水资源角度选择的新区基于水环境容量的水资源优化调度实例研究结果表明:通过水工程的合理、科学的调度运行,浦东新区主要河道水质提高1~2个等级是可以实现的;(3)从水环境角度选择的世博规划区截污治污方案水质预测分析实例结果表明,在世博会举办期间,白莲泾(世博会河段)水质会明显改善,主要水质指标基本可以满足景观用水要求。并建议利用世博会场地的建设,白莲泾地区以及附近河道应该进行综合整治,将白莲泾水闸西移至黄浦江河口,并拆除春塘河,中汾泾等内河水闸,打通涵管式河道和断头浜,增加河道蓄水量,使水流更畅,加大水体置换能力;(4)从水安全角度选择的系统在新区防汛中的应用实例结果表明:对“防台”应对策略进行的模拟计算结果很好地反映了所采取的措施对水系水位、流量的影响;与未采取防汛措施的计算结果相比较,采取防汛措施下出现漫堤的地方比未采取措施减少57.9%,说明该应对策略是有效的,有较高的安全系数,可应用于今后的防汛预报中。 论文提出为进一步改善新区河网综合调水效果,并考虑到浦东新区景观、航运等功能要求,建议今后日常的引排水内河控制水位可控制在2.5米~2.9米之间,进行合理河网调整,以尽快形成浦东新区“四横四纵”的引排水骨干河道格局。
【学位授予单位】:同济大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP273.5;X321

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