基于水質(zhì)保持的金山湖多閘站聯(lián)動水動力模型研究.pdf

1、金山湖是鎮(zhèn)江市最大的閘壩型水體，水面面積約8.3km2，作為鎮(zhèn)江市的應(yīng)急備用水源地，金山湖水質(zhì)情況直接關(guān)系到鎮(zhèn)江市70余萬人的飲用水安全。因此，金山湖的水質(zhì)保持問題是鎮(zhèn)江城市水環(huán)境的核心問題。
　　本課題主要以鎮(zhèn)江金山湖的水質(zhì)保持為前提，以金山湖及其連通河道為研究范圍，建立多閘站系統(tǒng)下的金山湖水動力模型，探求在鎮(zhèn)江金山湖閘站系統(tǒng)的不同調(diào)度情況下，金山湖水動力特性的變化情況，并對調(diào)度過程中污染物的輸移進(jìn)行模擬分析，研究不同調(diào)度方案下

2、污染物的擴(kuò)散效率，為基于水質(zhì)保持的多閘站聯(lián)合調(diào)度方案的確立提供水動力學(xué)依據(jù)。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:
　　(1)構(gòu)建了金山湖二維水動力學(xué)數(shù)值模型，對閘站調(diào)度過程中的金山湖水動力特性進(jìn)行了模擬分析。在渦動粘滯系數(shù)為1500kg/(m·s)，曼寧糙率系數(shù)為0.036，風(fēng)應(yīng)力系數(shù)為0.0012，模擬過程溫度參數(shù)為15℃，風(fēng)速為6m/s，E向風(fēng)情況下，校準(zhǔn)斷面水位模擬值與監(jiān)測值相對誤差不超過2％，流速模擬值與監(jiān)測值相對誤差在5％之內(nèi)。模擬

3、結(jié)果顯示，已建立的二維水動力模型高度適用于金山湖水動力學(xué)研究。
　　(2)分析了大風(fēng)對金山湖水動力特性的影響，在東南向45°，8級大風(fēng)下，金山湖發(fā)生明顯的增水現(xiàn)象;大風(fēng)對金山湖水流流向影響不大，增加了水流沿岸流動的趨勢，增強(qiáng)了引水過程西部湖區(qū)的渦流現(xiàn)象;大風(fēng)對金山湖流速的影響起增大作用，且對入流斷面和出流斷面流速的增大影響比主湖區(qū)大。
　　(3)對入湖污水截排現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)金山湖水系污水截排存在一些問題:雨、污水合流，污

4、水排入水體，水質(zhì)惡化嚴(yán)重;虹橋港污水系統(tǒng)有待于進(jìn)一步完善;運(yùn)糧河流域污水管網(wǎng)未成系統(tǒng);丁卯污染嚴(yán)重，污水收集系統(tǒng)仍有待完善。對湖泊引清稀釋進(jìn)行了理論研究，湖泊引清稀釋的實(shí)質(zhì)，即水力推力和擴(kuò)散作用互相影響，最終使污染物濃度因稀釋而降低至水質(zhì)控制目標(biāo)。合理實(shí)施引清調(diào)度對金山湖的水質(zhì)保持工作具有較高的應(yīng)用意義。
　　(4)研究了引水與換水調(diào)度情況下金山湖水動力特性和污染物輸移濃度場。引水過程:僅開啟引航道閘引水和焦南閘排水時，金山湖引清

5、調(diào)度效果最好，效率最高。京口閘與引航道閘和焦南閘同時開啟時，引水效果較前者低，但在滿足京口閘引水的同時，也能在一定程度上保證金山湖的引水效率。換水過程:虹橋港閘入流流量低，流速小，對金山湖水動力特性影響較小;在金山湖各閘站全部開啟時，換水效率最高。此模式下，引航道入流擴(kuò)散速度較快，范圍較大;運(yùn)糧河入流在24h內(nèi)擴(kuò)散效率高;京口閘入流擴(kuò)散情況良好。
　　(5)基于金山湖多閘站聯(lián)合調(diào)度的水質(zhì)水量保持要求，建立了金山湖多閘站聯(lián)合調(diào)度的管