南方圩區(qū)生態(tài)河道建設(shè)關(guān)鍵問題研究.pdf

1、河流是地球生命的支持系統(tǒng)，也是水資源與水生態(tài)的重要載體。過去的幾十年，人類對河流的不合理開發(fā)利用，導(dǎo)致河流退化，服務(wù)功能衰退。如何利用生態(tài)學(xué)觀念指導(dǎo)河道生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建，實現(xiàn)人與河流和諧發(fā)展，是新時期新的治河思路。本文在總結(jié)分析前人研究成果的基礎(chǔ)上，以南方圩區(qū)河道為研究對象，開展了南方圩區(qū)生態(tài)河道的功能定量分析、生態(tài)河道評價及河道人工濕地構(gòu)建等關(guān)鍵問題的研究。論文主要內(nèi)容和取得的成果如下： (1)建立了南方圩區(qū)水面服務(wù)功能定

2、量計算模型。在充分分析南方圩區(qū)河道特點的基礎(chǔ)上，對南方圩區(qū)水面的供水、防洪、滯澇、自凈、氣溫調(diào)節(jié)、物質(zhì)生產(chǎn)和生物多樣性等7個方面的主要功能進行了分析，并首次建立了各功能與水面率之間的函數(shù)關(guān)系，實現(xiàn)了水體服務(wù)功能計算的模型化，改變了水生態(tài)服務(wù)功能分析中定性描述居多或采用簡單估算方法的現(xiàn)狀。以江蘇里下河腹部圩區(qū)為例進行了應(yīng)用與驗證表明，計算模型概念明確、計算簡便，并具有一定的精度。 (2)建立了南方圩區(qū)生態(tài)河道評價的指標體系。通過對

3、河道生態(tài)整體性分析，針對目前生態(tài)河道恢復(fù)建設(shè)的生態(tài)實踐存在的問題，提出了生態(tài)河道的概念內(nèi)涵與特征，將生態(tài)河道的生存狀態(tài)與動態(tài)建設(shè)過程相結(jié)合，建立了南方圩區(qū)生態(tài)河道評價的指標體系，也給出了指標數(shù)據(jù)的收集與量化方法。并通過現(xiàn)有評價方法的比較分析，選擇采用了投影示蹤法對生態(tài)河道進行綜合評價，改變了一般方法指標權(quán)重確定的主觀影響性。 (3)提出了河道人工濕地構(gòu)建的方法。根據(jù)南方圩區(qū)河道的特點，將人工濕地應(yīng)用于生態(tài)河道的恢復(fù)與重建，提出了

4、通過河道局部灘地的擴展構(gòu)建河道人工濕地的方法，并利用河灘“洪沒枯出、夏水冬陸”的水位變化實現(xiàn)濕地床體基質(zhì)的自然化修復(fù)。在此基礎(chǔ)上，采用雷諾平均納維一斯托克斯方程(RANS)和標準κ-ε湍流模型，合理給定邊界條件，運用SIMPLEC算法，對河道人工濕地內(nèi)部水流進行三維數(shù)值模擬計算，實現(xiàn)對河道人工濕地尺寸的優(yōu)化，以消除濕地中水流旋渦和死水區(qū)等一些不良水流流態(tài)，使人工濕地內(nèi)獲得最佳的水流條件，且濕地面積最大。并分析了河道人工濕地對河道水流的影