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常州市主城区畅流活水方案模拟比选及现场试验研究

穆守胜 柳杨 乌景秀 范子武 刘国庆 谢忱

穆守胜,柳杨,乌景秀,等. 常州市主城区畅流活水方案模拟比选及现场试验研究[J]. 水利水运工程学报,2022. doi:  10.12170/20210416002
引用本文: 穆守胜,柳杨,乌景秀,等. 常州市主城区畅流活水方案模拟比选及现场试验研究[J]. 水利水运工程学报,2022. doi:  10.12170/20210416002
(MU Shousheng, LIU Yang, WU Jingxiu, et al. Simulation and comparison of clean water diversion schemes in Changzhou main urban area[J]. Hydro-Science and Engineering, 2022(in Chinese)) doi:  10.12170/20210416002
Citation: (MU Shousheng, LIU Yang, WU Jingxiu, et al. Simulation and comparison of clean water diversion schemes in Changzhou main urban area[J]. Hydro-Science and Engineering, 2022(in Chinese)) doi:  10.12170/20210416002

常州市主城区畅流活水方案模拟比选及现场试验研究

doi: 10.12170/20210416002
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2019YFB2102003);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(Y121003);江苏省水利科技项目(2017004,2020021);江苏省第五期“333工程”培养资金资助项目(BRA2019094)
详细信息
    作者简介:

    穆守胜(1986—),男,安徽滁州人,工程师,硕士,主要从事水环境治理、洪水影响评价等研究。E-mail:1622744512@qq.com

  • 中图分类号: X52

Simulation and comparison of clean water diversion schemes in Changzhou main urban area

  • 摘要: 为了改善常州市主城区水环境,通过数值模拟计算与现场试验相结合的方法,开展畅流活水水环境提升方案研究。利用优质丰富的长江水作为引水水源,通过魏村枢纽和澡港水利枢纽引水,围绕新建工程大运河西枢纽及与4座活动堰工程的调度组合,设置了5组模拟方案,通过水动力数学模型,模拟各方案下城区内部河道流量分配情况,并结合现场试验论证了推荐活水方案的效果。结果表明:推荐方案形成了3级水位差、水位调控精准、流量分配合理的畅流活水格局,河网水环境改善显著,同时大部分水质指标在引水结束后16 d内均仍处于较好的状态,但部分河道的水质反弹明显。通过数学模型开展水动力调控是改善平原河网城市水环境的有效手段;但需要强化日常监测,根据水质变化情况合理确定活水周期,同时对部分水质异常点位开展污染源解析工作,保障河网水环境的长效久治。
  • 图  1  常州市畅流活水方案的引水水流路径

    Figure  1.  Water diversion and flow path of Changzhou clean water diversion project

    图  2  常州市畅流活水方案水质提升分区

    Figure  2.  Water quality improvement zones of Changzhou clean water diversion project

    图  3  方案1的河道流量分布

    Figure  3.  River flow distribution of scheme 1

    图  4  方案2的河道流量分布

    Figure  4.  River flow distribution of scheme 2

    图  5  活水期间引水沿线关键测点水位变化

    Figure  5.  Water level change process of key points along the diversion line during the field test

    图  6  引水沿线重要点位试验期间水质变化

    Figure  6.  Variation of water quality during the field test

    图  7  引水沿线重要点位试验结束后水质变化

    Figure  7.  Variation of water quality after the field test

    表  1  老城区内水质历次试验监测成果对比

    Table  1.   Comparison of water quality monitoring results of previous tests in old urban areas

    监测点位名称2017年5月 2018年7月 2018年11月
    引水前引水后 引水前引水后 引水前引水后
    白龙桥(西市河) 劣Ⅴ类 Ⅲ类 劣Ⅴ类 III类 Ⅳ类 Ⅱ类
    红梅桥(北市河) 劣Ⅴ类 Ⅲ类 劣Ⅴ类 III类 Ⅳ类 Ⅲ类
    琢初桥(南市河) 劣Ⅴ类 Ⅴ类 劣Ⅴ类 Ⅴ类 劣Ⅴ类 Ⅲ类
    龙晶桥(东市河) 劣V类 Ⅲ类 劣V类 IV类 劣Ⅴ类 Ⅲ类
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    表  2  计算方案

    Table  2.   Calculation schemes

    工程名称方案1方案2方案3方案4方案5
    大运河西枢纽 关闸 开泵(10 m3/s,向东) 开泵(10 m3/s,向东) 开闸 开闸
    盘龙苑活动堰 启用 启用 启用 启用 启用
    恐龙园活动堰 启用 启用 启用 启用 启用
    新市桥活动堰 启用 启用 不启用(完全卧倒) 启用 不启用(完全卧倒)
    洋桥活动堰 启用 启用 不启用(完全卧倒) 启用 不启用(完全卧倒)
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    表  3  各方案下的河道流量分配

    Table  3.   River flow distribution of each scheme 单位:m3/s

    区域河道不同方案的河道流量
    方案1方案2方案3方案4方案5
    Ⅰ区 柴支浜 2.3 2.4 2.1 2.2 2.2
    西市河 10.3 9.2 1.8 11.0 2.1
    Ⅱ区 采菱港 5.5 7.2 8.1 4.0 4.4
    Ⅲ区 西界河 3.7 5.3 6.1 1.7 1.9
    南童子河 4.8 6.8 7.8 2.5 2.8
    南运河 5.4 6.8 6.9 4.0 4.0
    白荡河 4.7 5.0 7.1 3.4 4.0
    总流量 36.7 42.7 39.9 28.8 21.4
      注:表中加粗数字表示流量偏小的河道。
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    表  4  活水方案实施前后的河道流量对比

    Table  4.   Comparison of river flow before and after the field test

    区域监测点位所在河道2020年11月28日(引水期前)2020年11月29日—12月7日平均值2020年12月7—10日平均值
    河道流量/
    (m3·s−1
    流速/
    (m·s−1
    河道流量/
    (m3·s−1
    流速/
    (m·s−1
    流量
    提升倍数
    河道流量/
    (m3·s−1
    流速/
    (m·s−1
    流量
    提升倍数
    I区 许家塘桥 澡港河 8.20 0.06 37.90 0.28 4.62 37.90 0.28 4.62
    盘龙苑桥 澡港河东支 2.70 0.03 5.50 0.06 2.04 5.50 0.06 2.04
    泰山路桥 柴支浜 0.50 0.03 3.80 0.19 7.60 3.80 0.19 7.60
    白龙桥 西市河 0.90 0.06 3.90 0.28 4.33 3.40 0.25 3.78
    Ⅱ区 采菱港大桥 采菱港 8.80 0.09 13.40 0.14 1.52 13.00 0.13 1.48
    Ⅲ区 金谷桥 南童子河 0.40 0 4.30 0.05 10.75 6.80 0.08 17.00
    南运河桥 南运河 2.80 0.03 4.70 0.05 1.68 6.20 0.06 2.21
    三维桥 西界河 0.60 0.01 4.00 0.07 6.67 5.60 0.09 9.33
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    表  5  活水前后水质对比

    Table  5.   Comparison of water quality before and after the field test

    序号区域监测点位所在河道水质类别序号区域监测点位所在河道水质类别
    活水前
    (11月26日)
    活水后
    (12月10日)
    活水前
    (11月26日)
    活水后
    (12月10日)
    1 Ⅰ区 河海桥 澡港河 11 Ⅲ区 大运河西枢纽 老运河
    2 白龙桥 西市河 劣Ⅴ 12 宣塘桥 南运河
    3 小东门北桥 关河 13 广仁桥 白荡河
    4 许家塘桥 澡港河 14 五星桥 老运河
    5 三井桥 三井河 15 三维桥 西界河
    6 小运河桥 柴支浜 劣Ⅴ 16 阳湖桥 鹤溪河
    7 飞龙桥 澡港河 17 金谷桥 南童子河
    8 北塘桥 北塘河 18 云祥桥 后塘河 劣Ⅴ
    9 狄墅桥 丁塘港 19 三八桥 三八河 劣Ⅴ
    10 Ⅱ区 菱港桥 采菱港 20 张家桥 南童子河
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  • [1] 于珊, 李一平, 程一鑫, 等. 调水引流工程对平原河网水动力调控的效果[J]. 湖泊科学,2021,33(2):462-473 doi:  10.18307/2021.0212

    YU Shan, LI Yiping, CHENG Yixin, et al. The impacts of water diversion on hydrodynamic regulation of plain river network[J]. Journal of Lake Sciences, 2021, 33(2): 462-473. (in Chinese) doi:  10.18307/2021.0212
    [2] XIA J, ZHAI X Y, ZENG S D, et al. Systematic solutions and modeling on eco-water and its allocation applied to urban river restoration: case study in Beijing, China[J]. Geohydrology and Hydrobiology, 2014, 14(1): 39-54. doi:  10.1016/j.ecohyd.2014.02.003
    [3] 邹丛阳, 张维佳, 李欣华, 等. 城市河道水质恢复技术及发展趋势[J]. 环境科学与技术,2007,30(8):99-102, 121 doi:  10.3969/j.issn.1003-6504.2007.08.036

    ZOU Congyang, ZHANG Weijia, LI Xinhua, et al. Remediation technology and development tendency for water quality of urban rivers[J]. Environmental Science & Technology, 2007, 30(8): 99-102, 121. (in Chinese) doi:  10.3969/j.issn.1003-6504.2007.08.036
    [4] 袁兴程. 平原河网区河流水质改善关键技术与水环境治理方案研究[D]. 南京: 南京大学, 2012.

    YUAN Xingcheng. Study on technology of water quality improvement and water environment governance program for river in plain river network region[D]. Nanjing: Nanjing University, 2012. (in Chinese)
    [5] 李晓, 唐洪武, 王玲玲, 等. 平原河网地区闸泵群联合调度水环境模拟[J]. 河海大学学报(自然科学版),2016,44(5):393-399

    LI Xiao, TANG Hongwu, WANG Lingling, et al. Simulation of water environment under joint operation of gates and pumps in plain river network area[J]. Journal of Hohai University (Natural Sciences), 2016, 44(5): 393-399. (in Chinese)
    [6] ZUO Q T, CHEN H, DOU M, et al. Experimental analysis of the impact of sluice regulation on water quality in the highly polluted Huai River Basin, China[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2015, 187(7): 450. doi:  10.1007/s10661-015-4642-z
    [7] YUAN D, ZHANG Y J, LIU J M, et al. Water quantity and quality joint-operation modeling of dams and floodgates in Huai River basin, China[J]. Journal of Water Resources Planning and Management, 2015, 141(9): 04015005. doi:  10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000516
    [8] 江涛, 朱淑兰, 张强, 等. 潮汐河网闸泵联合调度的水环境效应数值模拟[J]. 水利学报,2011,42(4):388-395

    JIANG Tao, ZHU Shulan, ZHANG Qiang, et al. Numerical simulation on effects of gate-pump joint operation on water environment in tidal river network[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2011, 42(4): 388-395. (in Chinese)
    [9] 张千发. 山东省胶东调水工程水系连通功能分析[J]. 水利规划与设计,2018(10):18-20, 37 doi:  10.3969/j.issn.1672-2469.2018.10.006

    ZHANG Qianfa. Analysis of water system connectivity of Jiaodong water diversion project in Shandong Province[J]. Water Resources Planning and Design, 2018(10): 18-20, 37. (in Chinese) doi:  10.3969/j.issn.1672-2469.2018.10.006
    [10] 柳杨, 范子武, 谢忱, 等. 常州市运北主城区畅流活水方案设计与现场验证[J]. 水利水运工程学报,2019(5):10-17 doi:  10.12170/201905002

    LIU Yang, FAN Ziwu, XIE Chen, et al. Study on clean water diversion schemes to improve the water environment of Yunbei main urban area in Changzhou City[J]. Hydro-Science and Engineering, 2019(5): 10-17. (in Chinese) doi:  10.12170/201905002
    [11] 洪昕, 柳杨, 范子武, 等. 常州市运北片主城区畅流活水工程运行效果评估[J]. 水利规划与设计,2020(6):108-112 doi:  10.3969/j.issn.1672-2469.2020.06.023

    HONG Xin, LIU Yang, FAN Ziwu, et al. Assessment of operation effect of clean water diversion project of Yunbei main urban area in Changzhou City[J]. Water Resources Planning and Design, 2020(6): 108-112. (in Chinese) doi:  10.3969/j.issn.1672-2469.2020.06.023
    [12] 潘小保, 范子武, 柳杨, 等. 闸泵堰联合调度下水质改善试验研究[J]. 水利规划与设计,2020(3):125-129 doi:  10.3969/j.issn.1672-2469.2020.03.028

    PAN Xiaobao, FAN Ziwu, LIU Yang, et al. Experimental study on water quality improvement under the joint operation of gate pump weir[J]. Water Resources Planning and Design, 2020(3): 125-129. (in Chinese) doi:  10.3969/j.issn.1672-2469.2020.03.028
  • [1] 周才扬, 殷成团, 章卫胜, 熊梦婕, 张金善.  长江口登陆台风增水数值模拟 . 水利水运工程学报, doi: 10.12170/20200525002
    [2] 张晔, 侯精明, 张玉蓉, 张兆安, 马勇勇, 毛拥政, 程汉鼎, 周伟.  漂流河段水动力数值模拟研究 . 水利水运工程学报, doi: 10.12170/20210120005
    [3] 刘明维, 曾丽琴, 陈刚, 沈立龙, 牟治忠, 王明镜.  内河框架码头桩柱绕流水动力特性的二维数值模拟 . 水利水运工程学报, doi: 10.12170/20181204005
    [4] 刘国庆, 王蔚, 范子武, 穆守胜, 贾本有, 乌景秀, 邓曌.  平原河网区河道交汊口分流特性模型试验研究 . 水利水运工程学报, doi: 10.12170/20190501002
    [5] 刘国庆, 范子武, 王波, 柳杨, 王蔚.  基于同步原型观测的水质改善效果敏感性分析与应用 . 水利水运工程学报, doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.05.001
    [6] 柳杨, 范子武, 谢忱, 刘国庆, 杨帆, 潘小保.  常州市运北主城区畅流活水方案设计与现场验证 . 水利水运工程学报, doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.05.002
    [7] 马强, 左晓宝, 汤玉娟.  环境水侵蚀下水泥净浆钙溶蚀的模拟与验证 . 水利水运工程学报, doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.015
    [8] 祝龙, 周冬卉, 李云, 宣国祥, 王晓刚.  土坝溃决跌坎水流水动力特性数值模拟 . 水利水运工程学报, doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.05.001
    [9] 陈琼, 李云, 刘本芹, 王小东.  高水头船闸一字闸门水动力特性数值模拟 . 水利水运工程学报, doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.01.012
    [10] 杨乃鑫, 陈灯红, 彭刚, 肖杰, 徐童淋.  循环荷载后围压水对混凝土力学特性影响 . 水利水运工程学报, doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.04.013
    [11] 朱群峰, 何宁, 高长胜, 杨守华, 王年香, 周荣官.  大型充填袋筑堤现场试验研究 . 水利水运工程学报,
    [12] 陆银军, 假冬冬, 万乾山, 张幸农.  平交口门区水动力特征试验研究 . 水利水运工程学报,
    [13] 唐云清, 柯敏勇, 李霄琳, 刘海祥.  高强混凝土双轴徐变数值模拟及试验验证 . 水利水运工程学报,
    [14] 葛旭峰,王长新,李琳.  陡坡后消力池内水跃的数值模拟 . 水利水运工程学报,
    [15] 莫思平,辛文杰,应强.  广州港深水出海航道伶仃航段回淤规律分析 . 水利水运工程学报,
    [16] 潘存鸿,鲁海燕,曾剑.  钱塘江涌潮特性及其数值模拟 . 水利水运工程学报,
    [17] 何杰,辛文杰.  潮汐河口汊道治理的数值模拟 . 水利水运工程学报,
    [18] 鲁绪文,刘慈军,娄炎,何宁,关秉洪.  真空堆载联合预压技术加固高速公路桥头软基试验研究 . 水利水运工程学报,
    [19] 陈为博,杨敏.  用VOF方法数值模拟溢流堰流场 . 水利水运工程学报,
    [20] 张蔚.  平原河网的水动力学及泥沙模型研究 . 水利水运工程学报,
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-16
  • 网络出版日期:  2022-02-23

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