萍乡市城区河道水质模拟及其对海绵城市建设的响应

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萍乡市于2015年入选全国首批16个海绵城市建设试点城市名单,其示范区中改造建设的主要部分为安源区万龙湾老城区,示范区内五丰河河道水质对区域水质状况起到标志性作用。研究五丰河河道水质,揭示河道水质对不同雨强与下垫面的响应规律,提出海绵城市建设中水污染防治对策,对区域水环境治理和可持续发展具有一定现实意义。针对萍乡市海绵城市示范区污染问题,本文通过收集整理研究区及邻近水文站点信息、河道断面与城区下垫面信息、海绵化建设工程信息、典型断面近年水质状况等,对研究河段的水质进行时间序列分析与分期评价。根据所收集整理的资料,建立MIKE11水动力—水质耦合模型,并依据实测资料对模型进行率定验证,在模型适用的情况下,对不同下垫面、不同雨强均进行情景模拟,分析了海绵城市建设对河道水质的影响。本文得出以下结论:(1)根据五丰河研究河段入口断面与出口断面水质评价分析,在海绵城市建设强度最大阶段,水质受到明显影响,出口断面各污染物组分浓度均显著增加。各组分中以氨氮在污染因子中所占权重最大,其次为总磷。在海绵城市改造建设大体完成后,水质基本恢复至建设前期,DO、CODMn、CODCr、BOD5等有机污染指标基本比前期浓度略微偏高,但基本已恢复水质保护目标Ⅲ类级别,氨氮与总磷浓度相比建设前期情况有所好转,表明海绵城市建设对水质起到一定保护作用,但在有机污染物防治方面须优化。(2)选用MIKE11水动力模块与对流扩散模块,建立萍乡市海绵城市示范区河道水质模型并率定验证。通过对比分析模拟值与实测值可确认模型拟合良好。水动力模块中研究区河段河床糙率为0.030,纳西效率系数为0.9789;水质模块中扩散系数为58m3/s,氨氮衰减系数为0.07/d,总磷衰减系数为0.03/d,基本能反映河道水质变化过程,可应用于情景模拟。(3)水质情景模拟预测中,河道水质变化过程对海绵化改造前后的下垫面有完全不同的表现,经改造的下垫面条件对河道水体污染物起到了有效削减作用。水质变化过程中,经海绵体拦截净化,污染物浓度显著降低,峰值提前,且能够更快到达水质保护目标类别。
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