灞河流域水环境生态修复及数值模拟研究
发布时间：2020-07-11 18:02
【摘要】：灞河作为穿越西安市的主要河道,在西安的发展中扮演着关键角色。本研究以灞河流域为对象,对灞河流域进行水质评价以及生态干扰评估,深入剖析灞河流域现存问题,并根据水质评价结果选取蓝田段和mP灞生态区段进行水动力-水质模拟研究,最终以上述各研究结果为基础,针对灞河流域不同河段的问题,提出河道生态修复建议及对策。具体研究成果如下:(1)对实测数据以及收集的资料进行归纳整理,运用单因子评价法和灰色关联评价法对灞河流域进行水质评价。单因子评价法得出氮的含量高是导致灞河水质变差的主要因素;灰色关联度法评价结果为:灞河源头及上游河段水质较好,但随着水流的进程水体污染在逐渐增加,在经过mP灞交汇口后,由于mP河V类水的汇入,导致主河道水体降至V类标准,从第五污水厂出水口至灞河入渭河口水质又恢复为IV类水。(2)由生态干扰评估结果得出:其中水质达标率、生物多样性指数、缓冲带植被宽三项指标数值较大,分别为0.125、0.123、0.122,由此说明人类活动对上述三项指标的干扰较为强烈。根据水质评价结果发现:水体经流蓝田段和mP灞生态区段后,水质发生明显变化,故选取灞河流域两个主要城市河段进行模拟研究。在水动力模型的基础上构建符合溺河流域特色的水动力-水质模型,并利用实测值与模拟值进行对比验证模型的适用性。(3)运用MIKE21水动力模型分析了不同水文年下研究区域的流场特性,计算结果表明:在丰水年20%保证率、平水年50%保证率和枯水年95%保证率下,灞河蓝田段研究区域整体流速基本处于0-0.1198m/s、0-0.1006m/s、0-0.070m/s之间,其中在部分区域出现流速增大的现象。在与辋川河汇流的区域,因受到灞河左岸地形的扰动,部分水体向左侧偏移与辋川河水体交汇后共同流向蓝田1号坝。在丰水年20%保证率水力计算条件下,mP灞生态区的流速基本处于0-0.073m/s之间;在平水年5 0%保证率下的速度分布规律基本与丰水年保持一致,大部分区域流速处于0-0.073m/s之间;在枯水年95%保证率的水力计算条件下流速出现明显下降趋势,由于灞河主河道上游来水量减少,导致主体流速减小到0-0.030m/s之间,研究区域水体沿着河道走向由南向北流动,而mP河区域水力条件较差。(4)在水动力模型的基础上引入ECO Lab水质模块,可反映灞河主要城市河段水流及各状态变量运移变化的真实情况。由模拟结果可知:辋川河与mP河水体在汇入灞河主河道时,汇流水体对灞河水体扰动面积的大小主要受控于汇流前两条河流的水流速度以及各状态变量之间的浓度差异,交汇区流速发生显著变化,导致扰动面积也随之改变。(5)灞河上游来流量与各状态变量的线性拟合结果表明:DO、COD、NO3与流量Q之间存在显著线性正相关关系,NH4、Chla与流量Q之间存在显著负线性相关关系。NO2与流量Q之间无线性相关关系。(6)根据水质评价及河道生态干扰评估结果,针对灞河流域生态受损河段,提出河道生态修复建议及对策。欲构建完善的流域生态系统,在改善水质的前提下,根据生态治理要求建设河道,通过水生动植物的联合放养,修复生物迁移、繁衍生息的生态空间,为流域水质改善和生态治理起到积极作用。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X171.4
【图文】：
图 1-1 传统方法与创新方法对比图Fig.1-1 Comparison of traditional methods and innovative methods力模型的研究型可运用数学方程来处理传统方法难以解决的难题，因而被广泛用。水动力数学模型拥有久远的发展进程，在运行过程中能够高精度地况。通过对水力参数的设定，使模型的处理过程与实际情况尽量保持布和蒸发量以及风场的影响，都可以依照实际情况将其导入模型中进操作性强等特征，在研究河流、海洋、湖泊等条件下的流体运动规。水动力模型是通过数值离散法以及控制方程组对水体流动进行求解环境下的具体运动轨迹[33]。学家圣维南提出的一维浅水方程组为河流水动力模拟奠定了研究基 Hansen[34]将一维模型加入纵向深度提升为二维模型，利用二维模型游流量和深度发生改变进行了验证。王惠中等[35]在太湖风生流研究的垂向涡粘系数引入到水动力方程中，研究结果显示水体纵向流速[36]
11图 2-1 灞河流域图Fig.2-1 Bahe River Basin map2.1.1 河流水系灞河发源于西安市蓝田县灞源镇，并从南至北先后经流西安市蓝田县、灞桥区和未央区，最终于西安市高陵区汇入渭河。灞河因其右岸有较多支流汇入，主要有十里河、白马河、沙河等，而在灞河左岸仅有清河、辋川河以及mP河汇入其中，故而灞河流域为左右不对称水系。mP河作为灞河的第一大支流，其发源于汤峪乡秦岭北侧，并于西安市灞桥区汇入灞河主河道，mP河全长 63.5km，流域面积 760km2，故灞河也被称为mP灞河。表 2-1 为灞河及mP河各主要支流以及河流的特征。
特征的污染状况。灞河上游主要承受农业生产、生活污水排放带来的污染，有机物、超标。灞河下游，由于人类活动较为密集导致水质明显下降；在mP灞交汇区以下，因Ⅴ类水的汇入，再加之工业废水以及沿岸生活污水的排入，造成灞河下游污染严重的，流域水质降为Ⅳ类，甚至局部出现Ⅴ类水。.3 灞河流域存在问题灞河流域地处西北半干旱地区，水环境矛盾逐渐突现。近年来，随着社会的进步，越多工业废水、生活污水和农业灌溉排水流进灞河，导致水体水质变差，生物多样性，河水自净能力及对抗干扰的缓冲力下降，使得生态环境发展失衡，水环境出现问3.1 灞河源头存在问题1）河道污染灞河源头至灞源镇的河段，水质较好，经实地取样检测可达Ⅱ类水质标准。河岸植密，生态环境较好。但因河道沿岸人为活动较频繁，存在生活垃圾直接丢入河道的现象响自然景观并损坏生态环境。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X171.4
【图文】：
图 1-1 传统方法与创新方法对比图Fig.1-1 Comparison of traditional methods and innovative methods力模型的研究型可运用数学方程来处理传统方法难以解决的难题，因而被广泛用。水动力数学模型拥有久远的发展进程，在运行过程中能够高精度地况。通过对水力参数的设定，使模型的处理过程与实际情况尽量保持布和蒸发量以及风场的影响，都可以依照实际情况将其导入模型中进操作性强等特征，在研究河流、海洋、湖泊等条件下的流体运动规。水动力模型是通过数值离散法以及控制方程组对水体流动进行求解环境下的具体运动轨迹[33]。学家圣维南提出的一维浅水方程组为河流水动力模拟奠定了研究基 Hansen[34]将一维模型加入纵向深度提升为二维模型，利用二维模型游流量和深度发生改变进行了验证。王惠中等[35]在太湖风生流研究的垂向涡粘系数引入到水动力方程中，研究结果显示水体纵向流速[36]
11图 2-1 灞河流域图Fig.2-1 Bahe River Basin map2.1.1 河流水系灞河发源于西安市蓝田县灞源镇，并从南至北先后经流西安市蓝田县、灞桥区和未央区，最终于西安市高陵区汇入渭河。灞河因其右岸有较多支流汇入，主要有十里河、白马河、沙河等，而在灞河左岸仅有清河、辋川河以及mP河汇入其中，故而灞河流域为左右不对称水系。mP河作为灞河的第一大支流，其发源于汤峪乡秦岭北侧，并于西安市灞桥区汇入灞河主河道，mP河全长 63.5km，流域面积 760km2，故灞河也被称为mP灞河。表 2-1 为灞河及mP河各主要支流以及河流的特征。
特征的污染状况。灞河上游主要承受农业生产、生活污水排放带来的污染，有机物、超标。灞河下游，由于人类活动较为密集导致水质明显下降；在mP灞交汇区以下，因Ⅴ类水的汇入，再加之工业废水以及沿岸生活污水的排入，造成灞河下游污染严重的，流域水质降为Ⅳ类，甚至局部出现Ⅴ类水。.3 灞河流域存在问题灞河流域地处西北半干旱地区，水环境矛盾逐渐突现。近年来，随着社会的进步，越多工业废水、生活污水和农业灌溉排水流进灞河，导致水体水质变差，生物多样性，河水自净能力及对抗干扰的缓冲力下降，使得生态环境发展失衡，水环境出现问3.1 灞河源头存在问题1）河道污染灞河源头至灞源镇的河段，水质较好，经实地取样检测可达Ⅱ类水质标准。河岸植密，生态环境较好。但因河道沿岸人为活动较频繁，存在生活垃圾直接丢入河道的现象响自然景观并损坏生态环境。
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 徐英哲;;灞河——美丽的家园[J];陕西画报;2018年05期
2
本文编号：2750741
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/2750741.html
