JWRR  >> Vol. 8 No. 1 (February 2019)

    流域水情况综合管理筹划思路浅析
    Analysis on Comprehensive Treatment Planning Strategy of River Basin Water Environment

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作者:  

余启辉,吴从林,李彬彬,张志国:长江勘测筹划设计研究无限义务公司,湖北 武汉

关键词:
水情况流域综合管理筹划MIKE11一维水情况模型Water Environment River Basin Comprehensive Treatment Planning MIKE11 One-Dimensional Model

摘要:

随着经济社会持续高速生长,我国流域水生态情况面对巨大年夜压力,水情况成绩出现出流域性、体系性特点,部分性、碎片化的管理已难以根本改变水情况好转的全体情势。本文以成都会沱江流域为例,针对该流域水情况成绩提出了流域水情况综合管理筹划思路,并经过过程MIKE11构建一维河网水情况模型,以考察断面水质达标为束缚,应用模型的反应机制,提出了流域水情况综合管理分区筹划和分区管理标准,用来指导成都会沱江流域的水情况综合管理筹划任务。本研究提出的“大年夜流域兼顾、小流域分区、差别化施策”的流域体系管理思路可为其他流域水情况综合管理筹划的制订供给自创。

With the sustained and rapid economic and social development, the water ecological environment of the river basin in China is under great pressure, and the water environmental problems show the characteristics of region-wide and systematisms. It is difficult to fundamentally change the overall situation of water environmental deterioration through localized and fragmented treatment. Taking Tuojiang river basin of Chengdu city as an example, the planning strategy on water environment comprehensive treatment for the river basin was presented. Meantime, one-dimensional MIKE11 water environment model was established, employing the feedback mechanism of the model with water quality standards in the monitoring sections as constraints, the comprehensive planning schemes and governance standards were put forward, which will be used to direct the overall treatment of water environment of Tuojiang river basin of Chengdu city. The idea of “overall planning of large basins, subdivision of small basins and differentiated policies” proposed in this study can provide reference for the comprehensive treatment of water environment in other similar basins.

1. 引言

近年来,随着我国经济社会持续高速生长和人口大年夜幅增长,临盆、生活及生态用水抵触凹陷,临盆、生活用水挤占河道生态情况用水景象较为广泛。很多河道断面的生态需水得不到满足,水情况承载力降低,加上经济社会生长带来的污染物大年夜幅增长,河道污染日趋严重。水资本与水情况承载力缺乏成绩凸显,这已成为制约流域经济社会可持续生长和水生态文明扶植的瓶颈 [1] 。

河道水生态情况成绩诊因复杂,不只触及岸上、水下、高低游,还触及水利、环保、住建等部分,水情况的管理具有流域性、体系性及跨部分性等特点。传统的水情况管理存在部分化、零碎化、线性化的成绩,缺乏体系管理思路和跨部分的兼顾,缺乏流域标准接洽关系性的思虑,缺乏水质水量一体化的推敲,办法单一,难以做到精准管理。管理成果常常存在部分性、短效性的成绩,招致屡治屡败,不克不及达到真正改良流域水情况的目标 [2] 。是以,唯有从流域的视角对待入河污染物的产生、输移及其对水情况的影响,按照“节水优先、空间均衡、体系管理、两手发力”新时代治水思路,保持“共抓大年夜保护、不弄大年夜开辟”,严守以水量、水质、水生态要素为核心的流域生态保护红线,提出跨部分、跨专业的流域水情况管理形式,才是处理流域水生态情况成绩的根本战略 [3] 。

本文以成都会沱江流域水情况综合管理为例,提出“大年夜流域兼顾、小流域分区、差别化施策”的流域水情况综合管理思路和分区管理筹划,并采取MIKE11一维河网水情况模型,以考察断面水质达标为束缚,应用模型的反应机制,对筹划筹划停止优化,提出成都会沱江流域水情况综合管理分区筹划和分区管理标准,用以指导成都会沱江流域的水情况综合管理项目标实施。

2. 研究区根本情况

成都会沱江流域逾越成都会西南部和西北部,范围触及都江堰、彭州、郫都等11个区(市)县,沱江水系分支浩大(见图1),沱江流域成都段重要主流有青白江、湔江、毗河、北河、资水河(阳化河)、绛溪河等河道。沱江属长江一级主流,北河、青白江、毗河在金堂县境内赵镇汇流后始称沱江。成都会沱江流域自金堂县官仓镇满天星起,至简阳市新市镇界牌村,河段长146 km,流域面积6458 km2,触及沱江支流、34条沱江一级主流、176条二级主流、219条三级主流和181条四级主流。

Figure 1. Water system map of Tuojiang river basin of Chengdu city

图1. 成都会沱江流域水系

3. 流域综合管理筹划思路

筹划思路:以近况查询拜访为基本,以成绩为导向,以研究范围内河道国考、省考及市考断面水质达标为刚性请求。保持“大年夜流域兼顾、小流域分区、差别化施策”的流域管理思路和“水情况、水生态、水资本、水安然”全要素覆盖的体系管理体系,完成对入河污染物“泉源减排、过程控制、末尾管理”的全过程控制,并经过过程建立入河污染物—水质目标照应关系模型,以水情况容量为束缚,迷信提出分区、分期管理办法及管理标准,真正做到“精准施治,一河一策”。

技巧道路(见图2):1) 展开基本数据搜集,并在此基本上体系分析近况水成绩;2) 停止控制小流域单位划分,把复杂的流域水情况成绩分化到各小流域单位,结合各小流域单位水污染成因、污染源构成及国度、处所相干政策筹划,按照“本地产污,本地增添”准绳,制订污染物分区减排筹划及管理标准(初始筹划);3) 按照该筹划及管理标准构建水量水质数学模型,对河道水质停止静态模仿;4) 停止目标可达性分析,保持“以量(排放量)定标(管理标准)”,弗成达则反应回筹划层,重新制订筹划、优化办法;达标则构成流域水情况分区管理筹划及管理标准(优化筹划),依附河湖长制实施履行减排筹划,完成精准管理。

Figure 2. Technology roadmap of the planning strategy on water environment comprehensive treatment for the river basin

图2. 流域水情况综合管理筹划筹划制订技巧道路图

4. 流域一维水情况模型

4.1. 管理目标

根据成都会人平易近当局与四川省情况保护厅签订的《成都会水污染防治目标义务书(2016年4月)》的断面水质考察目标,并结合《成都会水务“十三五”筹划》、《沱江流域水污染防治筹划2017~2020》、《成都会情况保护“十三五”筹划》、《四川省沱江“一河一策”管理保护筹划》等相干筹划及文件请求,肯定驾虹、致和电站、三邑大年夜桥、拦河堰、西河天平、毗河二桥、三皇庙、宏缘、爱平易近桥、新市、临江寺、红日大年夜桥断面2020、2035年的水质目标均为地表水III类(宏缘断面总磷除外,为0.22 mg/L),详细分布见图1

4.2. 模型拔取

为建立流域污染物排放与水质考察断面之间的输入-照应关系,需选用合适的水动力和水质模型停止模仿猜想。沱江流域面积大年夜、河网水系复杂,本研究采取今朝世界上抢先且经过实际工程验证最多的、被水情况研究人员广泛认同的DHI公司MIKE11模型 [4] [5] [6] 。

4.3. 模型搭建及率定

4.3.1. 河网概化

在建立模型时,须要按照控制断面及河网拓扑关系停止概化。河网概化的准绳是能根本反应天然河网的水力特点,建立模型时将流量较小的河道停止归并、概化,河道纵比降经过过程控制断面的高程停止控制,并根据模型须要停止恰当平顺处理。概化时将重要的输水河道归入计算范围,将主要的河道和水体根据等效道理,归并为单一河道和节点,使概化前后河道的输水才能相等、调蓄才能不变。

经概化,成都会沱江流域计算区域的重要河道为沱江支流、主流水系,包含沱江支流、毗河、青白江、西江河、清溪河及绛溪河等42条河道。基于对流域内近况工业、污水处理厂、城镇生活、乡村生活、畜禽养殖和农田面积分布等信息的查询拜访,对研究区域排污口停止概化,共概化排污口42个,地位分布及河网概化见图1

4.3.2. 模型输入条件

为周全分析枯水条件下贱域重要河道水质状况及变更规律,本次计算拔取枯水年(90%)停止分析,典范年选择是经过过程成都会60多年降雨材料停止频率分析肯定。根据界线水质近况条件,都江堰、石堤堰分水质界线取II类,跨界河道水质界线均按照地表功能区请求按III类拔取,跨界断面水质超标不予推敲。

4.3.3. 模型参数率定

采取2016年逐月水文实测材料及经过过程降雨、蒸发材料采取产汇流模型计算取得的界线条件对水动力模型停止率定,采取试错法调试各河道的糙率。采取2016年逐月水文实测材料停止模型重要断面的率定成果分析,三皇庙断面流量均匀相对误差小于9.56%,所建模型模仿水文变更过程的后果较好。

在水动力模型的基本上,采取2016年成都会情况监测站停止的逐月水质监测成果对水质模型停止率定,取得COD、NH3-N、TP降解系数分别为0.2、0.15、0.1 d−1。去除监测数据中个别极值数据,重要断面COD、NH3-N、TP模型计算值与实测值均匀相对误差分别为16.99%、28.88%、28.17%,重要污染物计算值与实测值吻合性较好,模型根本靠得住,可用于猜想。

5. 筹划筹划模仿分析

5.1. 筹划筹划

在成都会沱江流域水情况综合管理筹划中,针对各流域片所存在的成绩,制订了以下筹划筹划:1) 沱江上游青白江片区,以乡镇污水与乡村面源管理为主;2) 沱江中游毗河及西江河道域片,以城市点面源管理、乡村面源管理、河道清淤、生态补水为主;3) 沱江下游以城市控源截污、乡村面源污染管理偏重。

5.2. 模仿情形

本论文根据水文年型(枯水年)、程度年(2020年、2035年)和筹划筹划(初始筹划、优化筹划),设定四种模仿情形,分别是:初始筹划下的2020年情形和2035年情形;优化筹划下的2020年和2035年情形。

5.3. 水质模仿分析

1) 初始筹划

在成都会“十三五”沱江流域监测断面中,将出境断面与泉源水断面以外的断面归入本次水质模仿,共拔取了12个监测断面,即驾虹、致和电站、三邑大年夜桥、拦河堰、西河天平、毗河二桥、三皇庙、宏缘、爱平易近桥、新市、临江寺、红日大年夜桥断面。各监测断面不合程度年的污染物浓度模仿值见图3

模仿成果注解,青白江流域驾虹、致和电站断面、沱江流域爱平易近桥断面在不合程度年,均能达到地表水III类标准;西江河道域西河天平、毗河道域拦河堰、毗河二桥断面在2020年、2035年均不克不及达标,超标因子为总磷、氨氮;青白江流域三邑大年夜桥、阳化河道域红日大年夜桥、沱江流域三皇庙、宏缘、新市、临江寺断面在2020年不克不及达标,超标因子重要为总磷,在2035年均能达标。

Figure 3. Simulation value of pollutant concentration at each inspection section for the initial scheme (left: 2020, right: 2035)

图3. 初始筹划中各考察断面2020、2035程度年的污染物浓度模仿值(左:2020年,右:2035年)

2) 优化筹划

初始筹划中,青白江流域三邑大年夜桥、阳化河道域红日大年夜桥、沱江流域三皇庙、宏缘、新市、临江寺等6个断面在2020年不达标,西江河和毗河的3个考察断面在2020年和2035年均未达标,推敲到毗河和西江河水质情况不容乐不雅,是以,筹划提出对初始筹划停止以下改进:

a) 在2020年,毗河枯水期(11月~4月)从石堤堰弥补7 m3/s的水量,西江河全年从西江河泉源弥补3 m3/s的水量,补水水质均为II类;西江河、毗河道域一切日处理水量大年夜于1万m3的污水处理厂尾水经人工湿地等处理后达到地表水III类标准;毗河、西江河道域全域禁止畜禽养殖,毗河、西江河道域农业面源污染增添分别为15%和30%;沱江流域散养畜禽养殖增添30%。

b) 在2035年,毗河枯水期(11月~4月)从石堤堰弥补7 m3/s的水量,西江河枯水期(11月~4月)从西江河泉源弥补3 m3/s的水量,补水水质均为II类;西江河、毗河道域一切日处理水量大年夜于1万m3的污水处理厂尾水经人工湿地等处理后达到地表水III类标准;毗河、西江河道域全域禁止畜禽养殖;毗河、西江河道域农业面源污染增添50%;沱江流域散养畜禽养殖增添30%。

实施上述优化办法后,原未达标的9个断面均能达到地表水III类标准。2020年、2035年原未达标断面污染物浓度年均模仿值见图4

Figure 4. Simulation value of pollutant concentration at each inspection section for the optimization scheme (left: 2020, right: 2035)

图4. 优化筹划中各考察断面2020、2035程度年的污染物浓度模仿值(左:2020年,右:2035年)

6. 结语

本文经过过程对沱江流域水情况综合管理筹划研究,取得几点熟悉:1) 针对大年夜流域标准,体系而完全地提出了“大年夜流域兼顾、小流域分区、差别化施策、全过程控制、全要素覆盖”的流域水情况管理思路。2) 采取MIKE11建立流域一维水情况模型,应用模型对入河污染物与控制断面水质间的照应与反应机制,可对筹划筹划停止精细模仿分析。3) 本研究思路应用于沱江流域水情况综合管理任务实际注解,经过过程筹划优化后,提出的增长毗河道域生态情况补水、进步尾水排放标准等综合管理办法,可使各考察断面水质达标,为流域内各区县河长展开水情况管理任务供给重要抓手。4) 本文提出的流域水情况综合管理思路,兼顾了环保、水利及住建等部分的请求,表现了水情况管理的流域性和体系性,对类似任务具有积极的自创意义。

基金项目

国度重点研发筹划赞助项目(2016YFC0402005)。

文章援用:
余启辉, 吴从林, 李彬彬, 张志国. 流域水情况综合管理筹划思路浅析[J]. 水资本研究, 2019, 8(1): 67-73. https://doi.org/10.12677/JWRR.2019.81007

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