基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法专利检索-生物多样性环境工程专利检索查询-专利查询网

基于生态恢复目标的平原区城市河网 水循环调控方法

阅读：111发布：2020-05-08

专利汇可以提供基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法，通过对城市河网基本情况调查，以水生生物多样性为城市内河水网水生态恢复的基本目标，构建水量-水动力 -水质-水生态指标体系；构建河网水力学-水质-水生态精细化模拟模型，利用各情景方案的水动力-水质模拟结果，优化活水工程调控方案，营造城市河网大循环系统，并对局部末梢河段调整断面结构，实现局部小循环；综合评估调控方案的防洪安全、环境改善效益、对补水水源的影响。本发明实现了在现有工程体系下，充分利用活水水源及其动能，以闸、泵等水利工程调度为主要途径，推动内河水流的有序运动，恢复和提高内河自净能力。，下面是基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、对城市河网基本情况调查；
调查河网水动力条件，调查和复核河网纵断面、横断面、涵洞、水闸、泵站，污染源河网沿程排口位置及水量、入河污染物类型和浓度；
步骤二、以水生生物多样性为城市内河水网水生态恢复的基本目标，构建水量-水动力-水质-水生态指标体系；
水量指标为河网整体生态需水量满足程度，水动力指标为河网平均流速、25％分位数以下流速河网长度、75％分位数以上流速河网长度，水质指标为主要水质指标控制为管理要求，水生态指标为水生动植物系统良好；
步骤三、构建河网水力学-水质-水生态精细化模拟模型；
概化河网内部、河网与排口、河网与系统外河流间的拓扑结构，其中河网各河段的连接方式概化为直连、涵洞、水闸、泵站，形成河网拓扑结构图；以引水时段的实测数据，对模型参数进行率定和验证模型精度；
步骤四、城市河网大循环和局部小循环系统营造；
水量明确补水水源类型，包括城镇污水厂尾水、雨水调蓄池出水、外调水；按照现有水系连通情况，确定活水口门位置及补水量分配；按照正交设计的原则，设置补水位置、水量、补水时机的组合情景，设置情景方案集；利用河网水力学-水质-水生态精细化模拟模型为平台，计算水量、水动力、水质、水生态指标；根据多目标计算结果，综合提出城市河网大循环和局部小循环系统调控方案；
步骤五、综合评估调控方案的防洪安全、环境改善效益、对补水水源的影响的综合影响。
2.根据权利要求1所述的基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法，其特征在于：所述河网水力学-水质-水生态精细化模拟模型是以研究区河网的物理连通性为纽带，以边界条件明确的河网节点为系统边界点，划定河网系统的分析范围，要求分析范围完整地包含研究区河网；针对分析河网，以调查的河网基本信息为输入，以河网糙率、BOD降解速率、NH3-N降解速率、总磷降解速率为模型参数，建立一维河流水动力-水质-水生态耦合模型；河流水动力-水质-水生态耦合模型须不少于2～3场次降雨/引水过程进行参数率定和模型验证。
3.根据权利要求1所述的基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法，其特征在于：所述城市河网大循环系统是目标为盘活整个河网水动力条件，降低75％分位数以上河段的流速，该流速以河床允许不冲流速为上限，目的是充分利用引调水的流速动能、盘活整体河网，进而确定合适的引水位置、引水量、补水时机、补水频率。
4.根据权利要求1所述的基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法，其特征在于：所述局部小循环系统为调控流速分位数为25％以下的河段，通过该河段相连接的主河段增添导流设施，辅以溢流堰工程措施，提高末梢河段的分流比，形成末梢河段水流的局部小循环。
5.根据权利要求1所述的基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法，其特征在于：在步骤一中，所述河网水动力条件包括流向、流速、水面坡降。
6.根据权利要求2所述的基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法，其特征在于：所述边界条件明确的河网节点包括闸坝、水文站、河网末梢段。
7.根据权利要求1所述的基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法，其特征在于：在步骤三中，引水时段的实测数据包括水位、流量、污染物浓度的实测数据。

说明书全文

基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法，属于黑臭河流治理、水利工程技术领域。

背景技术

[0002] “问渠那得清如许？为有源头活水来”。源水不足、源水水质差、水动力条件差是平原区城市内河水环境质量恶化、水生态系统退化的主要原因。工程上，针对平原区城市内河水网源水不足的问题，开展了大量城市内河的生态补水实践，如苏州城区活水自流工程。活水是城市水体长效管理的灵魂，过大流量或流速的活水可称为“换水”；“换水”方式的活水方式是不可持续的，不仅造成补水源水资源的极大浪费、加剧生态用水和其它用水矛盾，同时内河流态由静水直接过渡至较高流速，不利于生态系统的稳定性维持。同时，为满足防洪排涝要求，平原城市内河水系建有闸、坝、泵等工程体系，为河网水循环调控提供工程条件。因此，平原城市河网活水的关键是调控河网水循环，在现有工程体系下，充分利用活水水源、优化现有工程体系调度，是实现城市河网水有序运动、保障河网生态系统健康的重要途径。例如，“基于水动力控导系统的城市河涌水质净化方法”，虽然利用河涌涨落潮流动能使河涌活水，但是这种方法在内陆外河无明显潮汐动能地区不适用。

发明内容

[0003] 本发明针对现有技术存在的不足，提供了基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法，具体技术方案如下：

[0004] 基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法，包括以下步骤：

[0005] 步骤一、对城市河网基本情况调查；

[0006] 调查河网水动力条件，调查和复核河网纵断面、横断面、涵洞、水闸、泵站，摸清河网内源污染、城市面源污染、沿程排口位置及水量、入河污染物类型和浓度等污染源情况；

[0007] 步骤二、以水生生物多样性为城市内河水网水生态恢复的基本目标，构建水量-水动力-水质-水生态指标体系；

[0008] 水量指标为河网整体生态需水量满足程度，水动力指标为河网平均流速、25％分位数以下流速河网长度、75％分位数以上流速河网长度，水质指标为主要水质指标控制为管理要求，水生态指标为水生动植物系统良好；

[0009] 步骤三、构建河网水力学-水质-水生态精细化模拟模型；

[0010] 概化河网内部、河网与排口、河网与系统外河流间的拓扑结构，其中河网各河段的连接方式概化为直连、涵洞、水闸、泵站，形成河网拓扑结构图；以引水时段的实测数据，对模型参数进行率定和验证模型精度；

[0011] 步骤四、城市河网大循环和局部小循环系统营造

[0012] 水量明确补水水源类型，包括城镇污水厂尾水、雨水调蓄池出水、外调水；按照现有水系连通情况，确定活水口门位置及补水量分配；按照正交设计的原则，设置补水位置、水量、补水时机的组合情景，设置情景方案集；利用河网水力学-水质-水生态精细化模拟模型为平台，计算水量、水动力、水质、水生态指标；根据多目标计算结果，综合提出城市河网大循环和局部小循环系统调控方案；

[0013] 步骤五、综合评估调控方案的防洪安全、环境改善效益、对补水水源的影响的综合影响。

[0014] 作为上述技术方案的改进，所述河网水力学-水质-水生态精细化模拟模型是以研究区河网的物理连通性为纽带，以边界条件明确的河网节点为系统边界点，划定河网系统的分析范围，要求分析范围完整地包含研究区河网；针对分析河网，以调查的河网基本信息为输入，以河网糙率、BOD降解速率、NH3-N降解速率、总磷降解速率为模型参数，建立一维河流水动力-水质-水生态耦合模型；河流水动力-水质-水生态耦合模型须不少于2～3场次降雨/引水过程进行参数率定和模型验证。

[0015] 作为上述技术方案的改进，所述城市河网大循环系统是目标为盘活整个河网水动力条件，降低75％分位数以上河段的流速，该流速以河床允许不冲流速为上限，目的是充分利用引调水的流速动能、盘活整体河网，进而确定合适的引水位置、引水量、补水时机、补水频率。

[0016] 作为上述技术方案的改进，所述局部小循环系统为调控流速分位数为25％以下的河段，通过该河段相连接的主河段增添导流设施，辅以溢流堰工程措施，提高末梢河段的分流比，形成末梢河段水流的局部小循环。

[0017] 作为上述技术方案的改进，在步骤一中，所述河网水动力条件包括流向、流速、水面坡降。

[0018] 作为上述技术方案的改进，所述边界条件明确的河网节点包括闸坝、水文站、河网末梢段。

[0019] 作为上述技术方案的改进，在步骤三中，引水时段的实测数据包括水位、流量、污染物浓度的实测数据。

[0020] 本发明的有益效果：

[0021] 1、本发明按照河网大循环、局部河段小循环两个层级综合调控河网水动力条件，优先用河网大循环调控确定补水总量，再用局部河段小循环解决局部缓滞流河段的水动力条件，实现城市河网水动力条件的整体活水和局部活水的有机统一，实现有限活水资源约束下的环境生态效应最大化。

[0022] 2、本发明利用现有城市水系结构和活水工程体系，在不大规模增加工程投资基础上，实现缓滞流城市河网水体的有序流动。在外河水位高于城市内河时段，可以利用内外河水头的自然落差作为动力；在外河水位低于城市内河的地区和时段，对现有内河河口泵站进行改造城排涝补水一体化泵站，利用泵站作为动力源。

[0023] 3、本发明强化内河水生态系统的自净化能力，减少引调水规模、为增强水生态工程措施的周年净化功能和恢复水生态健康创造条件。附图说明

[0024] 图1为本发明所述基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法的操作流程图；

[0025] 图2为某市河网拓扑关系图。

具体实施方式

[0026] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0027] 所述基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法，其操作流程见图1，具体包括以下步骤：

[0028] S1：城市河网基本情况调查。调查河网水动力条件，包括流向、流速、水面坡降等，调查和复核河网纵断面、横断面，涵洞、水闸、泵站等工程，污染源河网沿程排口位置及水量、入河污染物类型和浓度。

[0029] 具体例：某平原区城市内河河网汇水区为城市建成区及周边农田，现有河网水源主要为城镇区雨水、农田区雨水、旱季排口、城镇污水处理厂尾水及无规律的外河引水。外河在城市建成区下游建有节制闸，闸上正常蓄水位高于城市内河水位约1.0～1.5m，能满足城市河网自流引水条件。城市内河和外河连接均有闸控制，并建有排涝泵站。城市排水体制为雨污合流，城镇污水处理厂出水口位于城市河网的下游；城市内河污染物来源为旱季排口、雨水口、城镇污水处理厂尾水及内源。部分内河交叉处建有闸坝。

[0030] S2：以水生生物多样性为城市内河水网水生态恢复的基本目标，构建水量-水动力-水质-水生态指标体系。水量指标为河网整体生态需水量满足程度，水动力指标为河网平均流速、25％分位数以下流速河网长度、75％分位数以上流速河网长度，水质指标为主要水质指标控制为管理要求，水生态指标为水生动植物系统良好。

[0031] 具体例：水量指标为河网整体生态需水量满足程度，按照蒙大拿法、保证率法、水量平衡法计算基本生态需水量、目标生态需水量，结果为区域基本生态需水量为27万m3/d，目标生态需水量为110万m3/d。水动力指标为河网平均流速、25％分位数以下流速河网长度、75％分位数以上流速河网长度，河网流速以控藻临界流速、底泥起动临界流速、允许不冲流速综合确定，适宜流速范围为0.05～0.2m/s。水质指标为主要水质指标控制为管理要求，目标为IV类水，指标包括DO、NH4-N、BOD5；水生态指标为物理栖息地模型。

[0032] S3：河网水力学-水质-水生态精细化模拟模型。概化河网内部、河网与排口、河网与系统外河流间的拓扑结构，其中河网各河段的连接方式概化为直连、涵洞、水闸、泵站等，形成河网拓扑结构图。引水时段水位、流量、污染物浓度等实测数据，对模型参数进行率定和验证模型精度。

[0033] 具体例：某平原区城市内河河网拓扑关系见图2，共划分102个河段，河段连接方式以水闸和直连为主。近5年来，外河水质常年维持在NH4-N、BOD5等指标常年维持在III-IV类。

[0034] S4：城市河网大循环和局部小循环系统营造。明确补水水源类型，包括城镇污水厂尾水、雨水调蓄池出水、外调水；按照现有水系连通情况，确定活水口门位置及补水量分配；按照正交设计的原则，设置补水位置、水量、补水时机等因子组合情景，设置情景方案集；利用河网水力学-水质-水生态精细化模拟模型为平台，计算水动力、水质、水生态指标；根据多目标计算结果，综合提出城市河网大循环和局部小循环系统调控方案。

[0035] 具体例：根据现状水系特征，结合模拟计算结果显示，外河水质稳定为IV类时，内河水质初始浓度为V类时，引调水2天后，内河水质能够改善至IV类。较之单点进水方式，多点进水的补水方式能够显著改善区内水动力条件。4条河段水动力条件较差，在与主干河道连接处设置阻水设施后，河段流速明显增加，接近适宜流速下限。

[0036] S5：综合评估调控方案的防洪安全、环境改善效益、对补水水源的影响的综合影响。

[0037] 在上述实施例中，本发明实现了在现有工程体系下，充分利用活水水源及其动能，以闸、泵等水利工程调度为主要途径，推动内河水流的有序运动，恢复和提高内河自净能力。

[0038] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种集种植养殖加工一体的循环农业	2020-05-11	804
一种预制装配式渠槽生物逃生通道	2020-05-13	526
一种预制装配式渠槽鱼巢构件	2020-05-14	612
一种改善城市水体生物多样性的装置	2020-05-15	37
一种基于水生生物对水文条件需求的河道生态修复方法	2020-05-08	469
一种原位高效抑制水体富营养化的复合生态净化装置	2020-05-14	147
用于控制媒介传播的疾病的组合物和相关方法	2020-05-14	627
一种盐碱地花生/棉花等幅间作交替轮作种植方法	2020-05-08	897
沙漠治理方法、装置、存储介质及电子设备	2020-05-08	298
自稳式鱼鳞坑生态挡墙	2020-05-08	928

基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法

基于生态恢复目标的平原区城市河网水循环调控方法

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：