构建水源调控与原水水质保障技术体系
为分析和解决珠江下游地区的水源安全风险问题,水专项《珠江下游地区饮用水安全保障技术集成与综合示范》项目的《珠江下游地区水源调控及水质保障技术研究与示范》课题通过对单一水源的蓄水储备与调控、咸潮影响地区的抑咸水资源调配、城区水源水库的污染监控等技术和方法的研究,建立了针对珠江下游地区特点的水源调控与原水水质保障技术体系,并分别选取东莞市、中山市和深圳市作为几类水源问题的代表性城市,结合地方配套的依托工程,应用课题的主要研究成果,进行配套示范工程建设,取得了较好的社会、经济和环境效益。
备用水源调蓄设施的安全构建与水质保障技术
备用水源调蓄设施规划设计标准及工程设计导则。该课题通过对我国主要流域典型城市备用水源工程情况的调研,重点研究了珠江下游地区城市备用水源规划建设情况,编制了《备用水源调蓄设施规划设计标准及工程设计导则》,并针对取水口导流技术和太阳能水生态修复系统等关键技术开展了相关研究工作。
取水口导流技术。取水口导流技术针对取水口位置,通过设置导流设施,优化了取水口前后的流场,引导取水口最大程度地避开排涝引起的污染带,或者使取水口附近污染带尽快稀释,避免污染负荷冲击。应用EFDC二维模型和Delft3D三维水动力模型的导流调控方案对东江排污口排污和挡板效果进行模拟,结果表明,设置90米~150米直挡板对污染带的阻挡和导流作用明显。
太阳能水生态修复技术。太阳能水生态修复系统对水库水质的修复主要体现在:一是取水口及设备处理区的溶解氧浓度得到提高,并达到或超过了水库中央的溶解氧浓度;设备处理区内的溶解氧分布更趋均匀,随水深下降的速率比处理区外明显较小。二是水库总磷降低明显,达到地表水Ⅲ类水体标准;通过有效混合和增氧,原高磷区转变为低磷区,设备通过复氧对磷的内源释放起到了重要的抑制作用。三是处理区内氨氮浓度明显比处理区外降低。四是处理区内有效降低了藻类丰度,水动力循环混合改变了水库设备处理区及取水口的藻类组成结构,蓝藻优势度逐渐降低,绿藻优势度逐渐增加,水体的生态环境趋于健康。
江库联网工程水质预测模型及调度方案优化。东莞市为充分利用境内调蓄水库,解决城市单一水源供水问题,结合该课题研究开展了东江与水库联网工程的一期建设工作。该工程涉及8座境内水库,现况水库水质基本为Ⅲ类水体,但有富营养化趋势。东江原水调入水库实现原水备用后,其水质的变化情况及基于水质的调度运行方案均是亟待解决的问题。本课题基于三维水动力模拟模型EFDC模型和三维水质模拟模型WASP模型,建立了东莞市江库联网工程一期工程水库水质模拟模型,完成原设计基准情景年的水库调度运行水力和水质模拟,在此基础上实现了调度方案的优化。
多汊河口的水库——闸泵群联合调度咸潮抑制技术
多汊河口咸潮上溯规律。课题研究以咸潮物理模型为手段,建立了基于珠江三角洲网河,河口区一、二维联解盐度耦合数学模型,实现咸界上溯范围的数值模拟和预报;基于并行计算的无结构三维数值模式,实现了河口区及河道内盐水楔的数值模拟,并结合潮汐预报和遥感资料,实现了三维盐度预报。该研究对混合河口进行咸潮物理模型试验在国内尚属首例。
流域骨干水库群优化调度抑咸技术。课题首次在珠江全流域层面运用基于“天然——人工”二元模式的流域水循环要素时空变化模拟技术,建立了流域水库群抑咸实时调度模拟模型,并通过实时数据的更新,实现了调度方案的滚动修正,为珠江枯水期水量调度方案制定提供参考。
多汊河口联围闸泵群联合调度抑咸技术。多汊河口的闸泵群联合调度以多汊河口河网水量水质模拟、闸泵群联合调度模拟以及抑咸关键调度时机确定等若干关键技术点为突破,联合上游骨干水库群调度技术,形成了目标明确、综合性强、应用前景较好的咸潮抑制技术。
示范工程建设及多汊河口水库——闸泵群联合调度实践。该课题将中山市中顺大围作为示范工程,主要以闸泵群联合抑咸调度为目标,将内河涌污水进行置换,改善内河涌水环境,并利用内河涌充分蓄积淡水资源,适时向外江补水河段补水。采用多汊河口闸泵群联合优化调度的方法,不仅可以提高三角洲淡水资源利用率,而且有效改善了联围内河涌水质。
城区水库型水源地污染监控与安全调配
城区水库型水源地水环境污染风险识别与评估方法。课题采用污染源风险值评估潜在污染源发生环境事件及对水源地造成的综合影响,以风险发生概率、污染物排放量、污染物迁移时间、污染物削减能力、化学致癌物风险、非致癌物风险、毒性负荷、取水口污染物浓度、取水口污染时间为指标,确定了各指标的计算方法,采用层次分析法确定了各指标权重,最终获得了污染源风险值计算方法。
城区水库型水源地敏感带区划技术方法。根据城区水库型水源地特征,选定生态环境状况、污染影响和区域风险等作为一级指标,将构成这些敏感要素的具体因子如水环境质量、土地利用现状和工业污染源等作为二级指标,构建水源地敏感指数指标体系及评价方法,计算细分区域敏感指数,评价了水源地各子区域对水源地水质保障的压力,结合实际调查,最终确定了水源地敏感带(重点监管区域),明确了各区域对水源影响的方式、污染源强等,为水源地管理提供了技术支撑。
建立基于水质水量控制耦合技术的原水调配系统。课题针对我国城区型水库原水系统水质水量联合调度问题,构建了集水量优化调度、水质仿真模拟和水质调控策略分析于一体的复杂原水系统水质水量控制耦合模型。模型可在设定境外水源水质的基础上,仿真模拟调度前后的水质变化情况,为不同调度方案提供计算支撑。
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