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基于同步原型观测的水质改善效果敏感性分析与应用

刘国庆 范子武 王波 柳杨 王蔚

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[J]. 水利水运工程学报, 2019, (5): 1-9. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.05.001
引用本文: 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[J]. 水利水运工程学报, 2019, (5): 1-9. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.05.001
LIU Guoqing, FAN Ziwu, WANG Bo, LIU Yang, WANG Wei. Sensitivity analysis and application research of water quality improvement effect based on synchronous prototype observation[J]. Hydro-Science and Engineering, 2019, (5): 1-9. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.05.001
Citation: LIU Guoqing, FAN Ziwu, WANG Bo, LIU Yang, WANG Wei. Sensitivity analysis and application research of water quality improvement effect based on synchronous prototype observation[J]. Hydro-Science and Engineering, 2019, (5): 1-9. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.05.001

基于同步原型观测的水质改善效果敏感性分析与应用

doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.05.001
基金项目: 

江苏省水利科技重大技术攻关项目 2016005

江苏省水利科技重大技术攻关项目 2016009

国家重点研发计划资助项目 2016YFC0401503

水体污染控制与治理重大专项 2017ZX07203-002

详细信息
    作者简介:

    刘国庆(1984—),男,安徽泾县人, 高级工程师,博士,主要从事城市水力学与城市水环境方面研究。E-mail:gqliu@nhri.cn

    通讯作者:

    范子武(E-mail:zwfan@nhri.cn)

  • 中图分类号: X824

Sensitivity analysis and application research of water quality improvement effect based on synchronous prototype observation

  • 摘要: 将无锡运东大包围调水试验过程划分为背景期、调度期和恢复期3个阶段,通过长系列河网水动力-水质多要素同步原型观测,获得河网干支流水动力特性,掌握不同控制断面水质指标的变化规律,并分析水动力过程对不同水质指标改善的敏感性。在此基础上,基于引水流量、汊道分流比、河网流速、水位以及水质改善幅度控制阈值,论证白屈港-严埭港-转水河-环城河-古运河沿线主引水通道的可行性与存在的问题,构建区域精细化河网水动力模型,在模型率定验证基础上模拟了高水位单通道自引泵排、低水位单通道泵引泵排、双通道自引泵排运行方案,比选了不同生态补水方案的水动力与水质效果,为无锡运东大包围畅流活水方案制定提供了研究方法与数据支持。
  • 图  1  监测站位分布

    Figure  1.  Monitoring stations

    图  2  调水试验期间上下游水位变化过程

    Figure  2.  Process of upstream and downstream water level changes during water transfer test

    图  3  典型断面不同水质指标随时间变化过程

    Figure  3.  Process of different water quality indicators over time in typical sections

    图  4  典型断面不同水质指标改善幅度

    Figure  4.  Improvement range of different water quality indicators for typical sections

    图  5  不同生态补水方案模拟成果

    Figure  5.  Simulation results of different ecological water replenishment schemes

    表  1  运东大包围生态补水原型观测方案

    Table  1.   Original plan of ecological hydration surrounded by Yundong

    编号 工程名称 所属分区 背景期
    (5月8—9日)
    调度期
    (5月9—12日)
    恢复期
    (5月12—14日)
    1-1 严埭港枢纽 运东
    大包围
    开启 开启 开启
    1-2 利民桥枢纽 开启 泵15 m3/s 开启
    1-3 仙蠡桥枢纽 开启 关闭 开启
    1-4 江尖枢纽 开启 关闭 开启
    1-5 北兴塘枢纽 开启 关闭 开启
    1-6 九里河枢纽 开启 关闭 开启
    1-7 伯渎港枢纽 开启 关闭 开启
    2-1 太堡墩闸 北塘联圩 开启 关闭 开启
    2-2 一号桥闸 开启 关闭 开启
    2-3 顾桥港闸 开启 关闭 开启
    2-4 百子桥泵 泵3 m3/s 关闭 泵3 m3/s
    2-5 新西泵 泵2 m3/s 关闭 泵2 m3/s
    2-6 三里桥泵 泵3 m3/s 关闭 泵3 m3/s
    3-1 纳新桥泵 耕渎圩 泵3 m3/s 关闭 泵3 m3/s
    3-2 九里基泵 泵2 m3/s 关闭 泵2 m3/s
    4-1 1602闸 广塘联圩 开启 关闭 开启
    4-2 范家桥泵 泵2 m3/s 关闭 泵2 m3/s
    5-1 兴隆闸 兴隆圩 开启 关闭 开启
    6-1 塔影河泵 塔影圩 泵3 m3/s 关闭 泵3 m3/s
    注:所有枢纽、闸泵调控由区域所在市、区水利主管部门统筹协调,统一调度。
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    表  2  模型率定验证结果

    Table  2.   Model calibration results

    监测断面 所在河道 流量相对
    误差/%
    水位最大
    误差/cm
    Ens R2
    CS-1 严埭港 8.5 2 0.95 0.92
    CS-2 北兴塘 3 0.96 0.94
    CS-3 九里河 1 0.94 0.92
    CS-4 伯渎港 1 0.96 0.91
    CS-5 古运河 2 0.95 0.94
    CS-6 梁溪河 2 0.95 0.92
    CS-7 环城河 3 0.94 0.92
    CS-8 严埭港 7.0 2 0.48 0.53
    CS-9 埝埭港 9.6 2
    CS-10 转水河 5.3 2 0.74 0.73
    CS-11 转水河 5.8 1 0.84 0.83
    CS-12 环城河 7.9 3 0.75 0.74
    CS-13 古城河 8.8 2 0.70 0.66
    CS-14 北兴塘 6.3 2 0.72 0.76
    CS-15 九里河 8.3 2 0.81 0.81
    CS-16 九里河 7.0 3 0.57 0.50
    CS-17 桐桥港 8.5 2 0.76 0.77
    CS-18 伯渎港 4.8 3 0.75 0.70
    CS-19 伯渎港 5.5 3 0.85 0.85
    CS-20 古运河 7.4 2 0.70 0.69
    注:空白项表示对应断面作为边界控制点,或是该断面没有水位、流量监测。
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    表  3  不同工况下生态补水方案

    Table  3.   Ecological water replenishment scheme under different working conditions

    序号 方案名称 引水口调度 出水口调度 引水流量/
    (m3·s-1)
    沿程
    水位/m
    出口目标水质
    改善时间/h
    方案1 高水位单通道
    自引泵排
    严埭港
    节制闸开启
    利民桥、仙蠡桥
    各开1台泵
    43.6 3.63~3.41 20
    方案2 低水位单通道
    泵引泵排
    严埭港
    开启2台泵
    利民桥、仙蠡桥
    各开1台泵
    30.0 3.68~3.57 29
    方案3 低水位双通道
    自引泵排~1
    严埭港节制闸
    与船闸开启
    利民桥开1台泵 28.8 3.49~3.37 30
    方案4 低水位双通道
    自引泵排~2
    严埭港节制闸
    与船闸开启
    利民桥、仙蠡桥
    各开1台泵
    40.8 3.49~3.40 21
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  • 收稿日期:  2019-04-09
  • 刊出日期:  2019-10-01

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