構建水源調控與原水水質保障技術體系
為分析和解決珠江下游地區的水源安全風險問題,水專項《珠江下游地區飲用水安全保障技術集成與綜合示范》項目的《珠江下游地區水源調控及水質保障技術研究與示范》課題通過對單一水源的蓄水儲備與調控、咸潮影響地區的抑咸水資源調配、城區水源水庫的污染監控等技術和方法的研究,建立了針對珠江下游地區特點的水源調控與原水水質保障技術體系,并分別選取東莞市、中山市和深圳市作為幾類水源問題的代表性城市,結合地方配套的依托工程,應用課題的主要研究成果,進行配套示范工程建設,取得了較好的社會、經濟和環境效益。
備用水源調蓄設施的安全構建與水質保障技術
備用水源調蓄設施規劃設計標準及工程設計導則。該課題通過對我國主要流域典型城市備用水源工程情況的調研,重點研究了珠江下游地區城市備用水源規劃建設情況,編制了《備用水源調蓄設施規劃設計標準及工程設計導則》,并針對取水口導流技術和太陽能水生態修復系統等關鍵技術開展了相關研究工作。
取水口導流技術。取水口導流技術針對取水口位置,通過設置導流設施,優化了取水口前后的流場,引導取水口最大程度地避開排澇引起的污染帶,或者使取水口附近污染帶盡快稀釋,避免污染負荷沖擊。應用EFDC二維模型和Delft3D三維水動力模型的導流調控方案對東江排污口排污和擋板效果進行模擬,結果表明,設置90米~150米直擋板對污染帶的阻擋和導流作用明顯。
太陽能水生態修復技術。太陽能水生態修復系統對水庫水質的修復主要體現在:一是取水口及設備處理區的溶解氧濃度得到提高,并達到或超過了水庫中央的溶解氧濃度;設備處理區內的溶解氧分布更趨均勻,隨水深下降的速率比處理區外明顯較小。二是水庫總磷降低明顯,達到地表水Ⅲ類水體標準;通過有效混合和增氧,原高磷區轉變為低磷區,設備通過復氧對磷的內源釋放起到了重要的抑制作用。三是處理區內氨氮濃度明顯比處理區外降低。四是處理區內有效降低了藻類豐度,水動力循環混合改變了水庫設備處理區及取水口的藻類組成結構,藍藻優勢度逐漸降低,綠藻優勢度逐漸增加,水體的生態環境趨于健康。
江庫聯網工程水質預測模型及調度方案優化。東莞市為充分利用境內調蓄水庫,解決城市單一水源供水問題,結合該課題研究開展了東江與水庫聯網工程的一期建設工作。該工程涉及8座境內水庫,現況水庫水質基本為Ⅲ類水體,但有富營養化趨勢。東江原水調入水庫實現原水備用后,其水質的變化情況及基于水質的調度運行方案均是亟待解決的問題。本課題基于三維水動力模擬模型EFDC模型和三維水質模擬模型WASP模型,建立了東莞市江庫聯網工程一期工程水庫水質模擬模型,完成原設計基準情景年的水庫調度運行水力和水質模擬,在此基礎上實現了調度方案的優化。
多汊河口的水庫——閘泵群聯合調度咸潮抑制技術
多汊河口咸潮上溯規律。課題研究以咸潮物理模型為手段,建立了基于珠江三角洲網河,河口區一、二維聯解鹽度耦合數學模型,實現咸界上溯范圍的數值模擬和預報;基于并行計算的無結構三維數值模式,實現了河口區及河道內鹽水楔的數值模擬,并結合潮汐預報和遙感資料,實現了三維鹽度預報。該研究對混合河口進行咸潮物理模型試驗在國內尚屬首例。
流域骨干水庫群優化調度抑咸技術。課題首次在珠江全流域層面運用基于“天然——人工”二元模式的流域水循環要素時空變化模擬技術,建立了流域水庫群抑咸實時調度模擬模型,并通過實時數據的更新,實現了調度方案的滾動修正,為珠江枯水期水量調度方案制定提供參考。
多汊河口聯圍閘泵群聯合調度抑咸技術。多汊河口的閘泵群聯合調度以多汊河口河網水量水質模擬、閘泵群聯合調度模擬以及抑咸關鍵調度時機確定等若干關鍵技術點為突破,聯合上游骨干水庫群調度技術,形成了目標明確、綜合性強、應用前景較好的咸潮抑制技術。
示范工程建設及多汊河口水庫——閘泵群聯合調度實踐。該課題將中山市中順大圍作為示范工程,主要以閘泵群聯合抑咸調度為目標,將內河涌污水進行置換,改善內河涌水環境,并利用內河涌充分蓄積淡水資源,適時向外江補水河段補水。采用多汊河口閘泵群聯合優化調度的方法,不僅可以提高三角洲淡水資源利用率,而且有效改善了聯圍內河涌水質。
城區水庫型水源地污染監控與安全調配
城區水庫型水源地水環境污染風險識別與評估方法。課題采用污染源風險值評估潛在污染源發生環境事件及對水源地造成的綜合影響,以風險發生概率、污染物排放量、污染物遷移時間、污染物削減能力、化學致癌物風險、非致癌物風險、毒性負荷、取水口污染物濃度、取水口污染時間為指標,確定了各指標的計算方法,采用層次分析法確定了各指標權重,最終獲得了污染源風險值計算方法。
城區水庫型水源地敏感帶區劃技術方法。根據城區水庫型水源地特征,選定生態環境狀況、污染影響和區域風險等作為一級指標,將構成這些敏感要素的具體因子如水環境質量、土地利用現狀和工業污染源等作為二級指標,構建水源地敏感指數指標體系及評價方法,計算細分區域敏感指數,評價了水源地各子區域對水源地水質保障的壓力,結合實際調查,最終確定了水源地敏感帶(重點監管區域),明確了各區域對水源影響的方式、污染源強等,為水源地管理提供了技術支撐。
建立基于水質水量控制耦合技術的原水調配系統。課題針對我國城區型水庫原水系統水質水量聯合調度問題,構建了集水量優化調度、水質仿真模擬和水質調控策略分析于一體的復雜原水系統水質水量控制耦合模型。模型可在設定境外水源水質的基礎上,仿真模擬調度前后的水質變化情況,為不同調度方案提供計算支撐。
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