东莞运河排涝对东江取水口水质影响模拟分析

论文摘要

东江是东莞市主要的饮用水源，沿岸分布多个取水口。东莞运河是城区排涝河道，由于接纳流域内工业和生活污水，水质常年处于劣Ⅴ类。雨季时，东莞运河排涝频繁，影响东江水质，威胁城乡居民饮水安全。因此，开展运河排涝对取水口水质影响的研究十分迫切。通过2010年3至7月对东江东莞段和东莞运河进行每周一次连续的水质监测，监测数据表明，东江东莞段旱季和雨季水质差别不大，旱季溶解氧、CODMn、氨氮、总磷平均浓度分别为3.9、2.5、1.1、0.10mg/L，雨季平均浓度分别为6.2、2.4、1.30、0.14mg/L；东莞运河旱季溶解氧、CODMn、氨氮、总磷平均浓度分别为2.5、10.7、18.8、1.5mg/L，雨季平均浓度分别3.4、7.2、9.4、0.69mg/L，水质处于劣Ⅴ类。运河的CODMn、氨氮和总磷远远高于东江水，雨季排涝后，东江受到运河排涝影响，这三种水质指标影响明显，其中氨氮是受影响最严重的指标，实测最大值为4.8mg/L，是限制沿岸水厂取水的主要因素。采用CE-QUAL-W2模型建立东江河网一维水动力水质模型，通过水位、氨氮的实测资料验证，模型能较好的模拟计算域内的水动力、氨氮状况，高、低水位的平均误差分别为0.16m和0.09m，氨氮平均误差为0.13mg/L。通过计算在东江不同水文条件下运河排涝对东江的影响，计算结果表明，中水位排涝形成的污染带分布均匀，浓度较低，长度2940m，浓度2.6mg/L，排流涝量较大，平均为302.4m3/s，对下游河网影响相对较小，是较为合适的排涝方式。采用EFDC模型建立东江东莞段河流二维水动力水质模型，通过水位、流速、氨氮与实测数据和河网模型计算结果对比验证，二维模型能较好的模拟计算域内的水动力、氨氮变化。在此基础上，应用EFDC模型模拟不同水文条件下以及在取水口上游设置挡板时，运河排涝对取水口的水质影响。未设置挡板时，中水位排涝取水口浓度4.0mg/L，影响相对较小，是较为适合的排放方式。设置150m挡板时，低水位排涝，挡板对污染带的阻挡和挑流作用明显，取水口附近受涨潮影响时的污染物峰值浓度在2.6-4.5mg/L之间，相比较未设挡板时的取水口附近峰值浓度8.510.5mg/L，明显改善了污染带对取水口的影响；而中水位排涝，由于水流速度大，挡板后污染带混合均匀，设置挡板对改善取水口水质不明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 河网数值模拟方法
• 1.2.2 水质数值模拟方法
• 1.2.3 常用的水动力水质模拟软件
• 1.2.4 珠江三角洲河网区数值模拟研究进展
• 1.3 研究内容和技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第2章 研究区域概况
• 2.1 东莞地区概况
• 2.1.1 自然地理与气象
• 2.1.2 人口与社会经济
• 2.2 河流水文分布
• 2.3 东莞运河概况
• 2.4 东江沿岸水厂情况
• 第3章 东江东莞段水质监测及排涝影响分析
• 3.1 监测位置和时间
• 3.2 监测指标和方法
• 3.3 水质监测结果分析
• 3.3.1 东江监测结果分析
• 3.3.2 水质对比分析
• 3.3.3 东莞运河监测结果分析
• 3.4 排涝影响分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 一维河网水动力水质模型的建立及排涝影响分析
• 4.1 CE-QUAL-W2 模型概述
• 4.2 一维河网水动力水质模型建立
• 4.2.1 模型的研究范围
• 4.2.2 模型的验证
• 4.3 排涝污染模拟分析
• 4.3.1 排涝流量计算
• 4.3.2 高水位排涝影响分析
• 4.3.3 中水位排涝影响分析
• 4.3.4 低水位排涝影响分析
• 4.3.5 三种排涝情况对比
• 4.4 本章小结
• 第5章 东江东莞段 EFDC 二维模型的建立及排涝影响分析
• 5.1 EFDC 模型概述
• 5.2 东江东莞段水动力水质模型建立
• 5.2.1 模型的研究范围
• 5.2.2 模型的验证
• 5.3 不同水文条件排涝的影响
• 5.3.1 高水位排涝影响分析
• 5.3.2 中水位排涝影响分析
• 5.3.3 低水位排涝影响分析
• 5.4 设置挡板对排涝的影响
• 5.4.1 不同长度挡板对污染带的影响
• 5.4.2 不同水位排涝挡板对污染带的影响
• 5.4.3 设置 150 米挡板时各种排涝方式对比
• 5.4.4 设置挡板后对于流场的影响
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果