基于生态的郑州市闸坝调度模式研究

论文摘要

城市河流犹如城市的血液,对城市的发展具有重要的意义。由于近年来城市经济及社会的发展,城市水系受到不同程度的污染,受人为因素影响严重,生态系统破坏严重。郑州市地处中原中心腹地,随着人口的膨胀、经济的迅猛发展、城市化进程加快,郑州市城市水系环境污染严重,生态恶化等问题日益突出,水质及水源性缺水日趋严重。因此,研究城市河流生态需水以及闸坝调控技术,对郑州市城市水系水质改善以及城市经济社会的发展具有重要意义。本文选取郑州市城市水系作为研究对象,首先对城市水系所属河流的补水水源进行分析,在此基础上,运用Tennant法对河流生态需水量分析计算,同时考虑河流水面蒸发需水量、渗漏需水量以及河道外绿化带需水量,得出城市水系所属河流的最小生态需水量、适宜生态需水量以及最佳生态需水量,并为闸坝水质水量联合调度提供推荐值。针对郑州市城市河流的具体特征,界定了闸坝生态调度的基本内涵,提出了闸坝生态调度的基本原则及措施。通过分析郑州市河流闸坝,对城市生态水系进行概化,建立郑州市生态水系闸坝调度模型,并运用MIKE BASIN软件进行河道演进及模型求解。本文主要以七里河为例进行结论分析,得出在没有黄河水引入城市水系的前提下七里河河道生态供水保证率为10.1%;当城市水系引入黄河水后,七里河河道生态供水保证率提高至72.4%,七里河生态需水基本得到保障。在以上研究的基础上,本文针对郑州市生态水系的基本特征,设计了针对不同情景的闸坝联合调度方案,包括间断供水方案和不间断供水方案,汛期调度方案及非汛期调度方案。考虑郑州市现有及规划污水处理厂处理污水的能力,提出针对中水水源的闸坝联合调度方案,并提出适用于郑州市的生态水系补换水方案及闸坝调度运行方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景、目的及意义
• 1.1.1 论文选题背景
• 1.1.2 研究的目的及意义
• 1.2 国内外相关领域研究历史及现状
• 1.2.1 城市生态需水量研究进展
• 1.2.2 闸坝生态调度研究现状
• 1.3 论文主要研究内容和技术路线
• 1.3.1 论文主要研究内容
• 1.3.2 主要研究方法与技术路线
• 2 研究区域概况及补水水源分析
• 2.1 研究区域概况
• 2.1.1 自然地理
• 2.1.2 水文气象
• 2.1.3 社会经济概况
• 2.1.4 生态水系概况
• 2.2 补水水源分析
• 2.2.1 黄河水
• 2.2.2 水库水
• 2.2.3 中水
• 2.2.4 雨水
• 3 郑州市水系生态需水量研究
• 3.1 生态需水量理论研究
• 3.1.1 生态需水量的内涵
• 3.1.2 生态需水量的特性
• 3.2 生态需水量计算方法研究
• 3.2.1 河道基本流量
• 3.2.2 河流水面蒸发需水量
• 3.2.3 河流渗漏需水量
• 3.2.4 河道外绿化带需水量
• 3.3 郑州市河流生态需水量计算
• 3.3.1 河流基本流量
• 3.3.2 水面蒸发需水量
• 3.3.3 河道渗漏需水量
• 3.3.4 河道外绿化带需水量
• 3.3.5 河流生态需水量计算结果
• 4 郑州市水系闸坝生态调度理论研究及模型建立
• 4.1 闸坝生态调度理论研究
• 4.1.1 闸坝生态调度的基本内涵
• 4.1.2 闸坝生态调度的基本原则
• 4.1.3 闸坝生态调度的基本措施
• 4.2 基于生态用水保障的多目标闸坝联合调度模型研究
• 4.2.1 目标函数
• 4.2.2 约束条件
• 4.2.3 模型建立
• 4.3 模型应用及计算结果分析
• 4.3.1 MIKE BASIN 模型简介
• 4.3.2 模型计算原理
• 4.3.3 模型应用
• 4.3.4 计算结果分析
• 5 郑州市水系闸坝生态调度多情景方案研究
• 5.1 非汛期不同供水方式的联合调度方案
• 5.1.1 间断供水联合调度方案
• 5.1.2 不间断供水联合调度方案
• 5.2 考虑中水利用的联合调度方案
• 5.2.1 中水进入河道方案
• 5.2.2 中水不进入河道方案
• 5.3 汛期闸坝联合调度方案
• 5.4 生态水系闸坝联合调度运行方案设计
• 5.4.1 补换水方案
• 5.4.2 调度运行方案
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 研究展望
• 攻读硕士学位期间参加的科研实践及发表的论文
• 致谢
• 参考文献