沈阳市南运河水系的水环境污染调控研究

论文摘要

随着城市经济的快速发展,城区规模的日益膨胀,城市对水资源需求的不断扩大,城市水环境的污染也愈加严重。城市水系作为重要的资源和环境载体,其关系到城市的生存,制约着城市的发展,南运河水系作为沈阳市重要一支环城运河,穿越大东、沈河、和平三大行政区,流经万泉、万柳塘、青年、南湖等五个大型公园,担负着沈城人们休闲娱乐和调节城区微环境的重要功能,其来水每年通过新开河调入一部分水量。近几年南运河水系水环境污染问题日益严重,不仅影响城市人们生活、娱乐和休闲等质量下降,同时又导致排入浑河后的下游水体污染,甚至影响利用浑河水灌溉的八一灌区的农业灌溉用水安全,因此改善和调控南运河水系的水环境污染,具有十分重要的意义。本文针对南运河水系水环境现状,开展相关的研究工作并取得以下成果:首先,开展南运河水系水环境质量评价。通过采用B-P神经网络、模糊综合评价、灰色关联度分析三种方法,对南运河水系水环境现状水质进行综合评价。三种评价方法对比分析,最终选择模糊综合评价法的评价结果。显示:南运河水系枯、丰水期水质均为地表水标准劣Ⅴ类水平;南运河水系的主要污染物为NH4+-N,全年NH4+-N的浓度都超过了Ⅴ类水2.0mg/L的标准,枯水期的浓度明显高于丰水期的浓度。其次,开展南运河水系生态需水量计算。采用功能法对南运河水系进行生态需水量计算,得到南运河水系的生态需水量为1.483m3/s。分析其构成比重,补给渗漏需水量为南运河水系生态需水量占有比重最大的部分。然后,建立南运河水系枯、丰水期水质模拟模型,并动态模拟研究引水工程对南运河水系的水环境影响。应用QUAL2K模型建立模型并进行模拟预测,结果表明:在现有情况下,枯水期为保证南运河水系水质达到景观功能用水标准需引入Ⅲ类标准地表水,其最小稀释自净需水量为5.635m3/s,丰水期通过引水无法保证南运河水系基于生态需水的水质达到功能区要求。继而模拟预测在完全控制外源污染的情况下,为保证丰水期基于生态需水的水质达到功能区要求需引入Ⅳ类标准地表水。之后,开展南运河水系拦河坝、底泥、植生系统对南运河水系的水环境影响的试验研究。结果显示:南运河上拦河坝在DO、COD、NH4+-N方面均有良好改善水环境的效果;南运河中底泥,不同有机物质含量在沿程分布情况不一,对南运河水系水环境中主要有机污染物均有一定降解作用,并在静止状态下不对上覆水造成二次污染;作为南运河的现有植生系统莲花系统,其对南运河水系的水体起到一定的改善作用,其管理运作的最佳水力停留时间为4天。最后,制定南运河水系水环境污染调控方案。通过采用包括水质目标分析及目标效益分析的情景分析,确立南运河水系的水环境污染调控方案,为有关部门改善南运河水系水环境提供科学依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 论文的研究目的及意义
• 1.2.1 课题来源
• 1.2.2 研究目的
• 1.2.3 研究意义
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3.1 水环境污染调控措施研究现状及发展趋势
• 1.3.2 生态环境需水量研究现状及发展趋势
• 1.3.3 河流环境需水调度研究现状及发展趋势
• 1.3.4 水环境模拟模型研究现状及发展趋势
• 1.4 论文研究的内容及创新点
• 1.4.1 论文研究的内容
• 1.4.2 论文研究的创新点
• 1.5 论文研究的技术路线
• 第二章 研究区自然、社会经济概况
• 2.1 研究区的自然概况
• 2.1.1 地理特征
• 2.1.2 气象水文特征
• 2.2 研究区的社会经济概况
• 第三章 南运河水系水环境特征
• 3.1 南运河水系水文、水质特征
• 3.2 南运河水系水环境质量现状评价
• 3.2.1 评价因子选取
• 3.2.2 评价时间及评价断面选取
• 3.2.3 评价方法的选取
• 3.2.4 水质综合评价
• 第四章 南运河水系生态需水量计算
• 4.1 南运河水系河道生态需水量计算
• 4.1.1 南运河水系河道水面净蒸发量计算
• 4.1.2 南运河水系河道补给渗漏需水量计算
• 4.1.3 南运河水系河道基本生态需水量
• 4.1.4 南运河水系两岸绿地灌溉需水量
• 4.1.5 南运河水系河道总需水量计算
• 4.2 南运河水系湖泊生态需水量计算
• 4.2.1 湖面净蒸发量的计算
• 4.2.2 湖泊补给渗漏量计算
• 4.2.3 湖泊换水需水量计算
• 4.2.4 湖泊自身存在的需水量计算
• 4.2.5 湖泊总需水量计算
• 4.3 南运河水系生态需水量计算
• 第五章 南运河水系水质模拟模型的建立
• 5.1 水质模型的选择
• 5.1.1 水质模型的选择原则
• 5.1.2 QUAL2K 水质模型基本原理
• 5.1.3 QUAL2K 模型在南运河水系的适用性
• 5.2 南运河水系水质模拟模型的建立
• 5.2.1 河段划分
• 5.2.2 模型参数的确定
• 5.2.3 模型验证
• 第六章 引水工程对南运河水系水环境影响的模拟研究
• 6.1 南运河水系枯水期引水的最小稀释自净需水量计算
• 6.1.1 引入Ⅲ类标准地表水时最小稀释自净需水量计算
• 6.1.2 引入Ⅳ类标准地表水时最小稀释自净需水量计算
• 6.1.3 引入Ⅲ、Ⅳ类标准地表水模拟结果的比较
• 6.1.4 采用引水冲污与未采用引水工程的南运河水系枯水期水环境的比较
• 6.2 南运河水系丰水期基于生态需水量引水的水质安全研究
• 6.2.1 引入各类标准地表水时南运河水系基于生态需水量的水质安全
• 6.2.2 控制南运河水系外源污染情况下南运河水系基于生态需水量的水质安全
• 6.2.3 采用引水工程与未采用引水工程的南运河水系丰水期水环境的比较
• 第七章 南运河水系水环境影响因素的试验研究
• 7.1 拦河坝对南运河水系水环境影响的试验研究
• 7.1.1 南运河水系拦河坝的分布概况
• 7.1.2 南运河水系拦河坝的水环境效应
• 7.2 底泥对南运河水系水环境影响的试验研究
• 7.2.1 底泥对河流水质的影响机理
• 7.2.2 底泥对南运河水系水环境的影响
• 7.3 植生系统对南运河水系水环境影响的试验研究
• 第八章 南运河水系水环境污染调控方案及情景分析
• 8.1 水环境污染调控方案的制定
• 8.2 情景分析
• 8.2.1 水质目标的可达性分析
• 8.2.2 实现情景的目标费用分析
• 8.3 水环境污染调控方案的确立
• 第九章 结论与建议
• 9.1 结论
• 9.2 建议
• 参考文献
• 作者简介
• 在攻读硕士研究生期间公开发表的学术论文
• 在攻读硕士学位期间参加的科研项目
• 致谢