本發(fā)明涉及平原城市水環(huán)境領(lǐng)域，具體為一種平原城市河網(wǎng)暢流活水方法。

背景技術(shù)：

活水是整個(gè)水質(zhì)提升計(jì)劃的靈魂，現(xiàn)平原城市河道互聯(lián)，水位平坦，流動(dòng)緩慢；近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，平原城市區(qū)域內(nèi)工情水情發(fā)生了重大變化，城內(nèi)各個(gè)防洪中小包圍封閉運(yùn)行，使得城區(qū)河網(wǎng)之水愈加難以流動(dòng)；依賴城區(qū)內(nèi)部的泵閘強(qiáng)制引排，局部水體得以交換流動(dòng)，但由于調(diào)水的尺度太小，盡管泵站動(dòng)用多而頻繁，活水效果仍然不好，活水的活動(dòng)時(shí)間不多，活水的范圍很小，整體看，城區(qū)內(nèi)部的中小包圍好比是幾個(gè)中小圈圈，被很多的水泵所擾動(dòng)，但城區(qū)這個(gè)大圈圈依然靜止沒(méi)動(dòng)，如何通過(guò)環(huán)城河道引入外圍好水沒(méi)有明確的方案；城市不同區(qū)域人口密集度不一樣，如何按需分配水資源得不到解決，使得城區(qū)河道感觀黑臭水質(zhì)差，滯流緩流流態(tài)差；如何提高平原城市城區(qū)內(nèi)部錯(cuò)綜復(fù)雜的河道河水體流動(dòng)性，改善水質(zhì)，提升水感官指標(biāo)，改善水景觀，水功能區(qū)優(yōu)化行動(dòng)目標(biāo)成了水利工程研究一個(gè)重大難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于提供一種平原城市河網(wǎng)暢流活水方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題：（1）、平原城市河網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，江河納潮量、過(guò)境水資源或上游優(yōu)質(zhì)水源得不到利用，城市河網(wǎng)大小包圍僅內(nèi)部循環(huán)，又因平原城市河道平緩，河水流速緩慢，水中溶解氧缺乏使河道中沉淀物降解緩慢，造成水質(zhì)過(guò)差，水景觀較差；(2)、城市有的河道周邊人口密集，水資源缺缺乏，有的河道周邊人口稀少，水資源過(guò)剩，使得城市感官指標(biāo)較差；(3)、現(xiàn)有的調(diào)水路線、調(diào)水時(shí)機(jī)、水利工程和配水工程沒(méi)有一個(gè)科學(xué)統(tǒng)一調(diào)度方案，水利設(shè)施和配水設(shè)施利用率低，使平原城市水功能區(qū)內(nèi)水環(huán)境資源利用率低。

2、技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種平原城市河網(wǎng)暢流活水方法，通過(guò)資料收集和原型觀測(cè),構(gòu)建水量-水質(zhì)一維河網(wǎng)精細(xì)化數(shù)學(xué)模型和局部二維數(shù)學(xué)模型，研究平原城市河網(wǎng)內(nèi)區(qū)域河網(wǎng)數(shù)值模型及局部區(qū)域河網(wǎng)-管網(wǎng)水質(zhì)及水動(dòng)力特性，確定平原城市河網(wǎng)暢流活水方法；其步驟為；

（1）通過(guò)資料收集和原型觀測(cè)，獲取平原城市城區(qū)內(nèi)水資源開(kāi)發(fā)情況、地形數(shù)據(jù)、河道斷面情況、河網(wǎng)流量、河網(wǎng)水動(dòng)力數(shù)據(jù)和水質(zhì)數(shù)據(jù)，構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)確定河網(wǎng)流量分配，分析河網(wǎng)水體流動(dòng)性差、易淤積的原因，確定主要滯污段和黑污惡臭段的分布，然后調(diào)查主要滯污段和黑污惡臭段的分布特征；水資源開(kāi)發(fā)情況包括：降雨產(chǎn)流、排洪、相關(guān)水文、水質(zhì)基礎(chǔ)資料及工程規(guī)劃設(shè)計(jì)資料；地形數(shù)據(jù)包括：地下管網(wǎng)、地表河網(wǎng)、局部積水和平原城市城區(qū)內(nèi)閘、壩、泵、涵的水利工程分布和特性及運(yùn)行狀況；水質(zhì)包括：河網(wǎng)水質(zhì)濁度、懸浮物、泥沙和污染物；河網(wǎng)水動(dòng)力數(shù)據(jù)包括水位、流量、流向、水面坡降和地面坡降；所述的河道斷面情況包括河道斷面地形復(fù)核測(cè)量和典型斷面水位及流量的原型觀測(cè)；

（2）依據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建立水量-水質(zhì)精細(xì)化數(shù)學(xué)模型，率定河道糙率和驗(yàn)證模型精度，并通過(guò)改變模型內(nèi)邊界條件，進(jìn)行河網(wǎng)水動(dòng)力特性敏感性分析，確定河網(wǎng)上下游水頭差、水體流動(dòng)特征及片區(qū)河道流量分配特征；

（3）通過(guò)水量-水質(zhì)精細(xì)化數(shù)學(xué)模型和污染負(fù)荷來(lái)源解析，確定對(duì)調(diào)水水資源進(jìn)行的總體分配、對(duì)尾水線路進(jìn)行的總體規(guī)劃和對(duì)污染物負(fù)荷進(jìn)行削減的方法用以確定平原城市城區(qū)內(nèi)水功能區(qū)達(dá)標(biāo)的具體措施；

（4）根據(jù)河網(wǎng)流量分配特征和水力敏感性程度特征，確定配水工程的具體位置、類型和規(guī)模，并通過(guò)構(gòu)建局部2d數(shù)值模型進(jìn)行配水工程方案效果計(jì)算與分析，通過(guò)對(duì)各配水工程方案的流場(chǎng)特征、上下游水位雍高、礙航、景觀影響的綜合分析，提出優(yōu)質(zhì)配水工程方案；

（5）結(jié)合水量-水質(zhì)精細(xì)化數(shù)學(xué)模型、污染負(fù)荷來(lái)源消減方法和配水工程方案效果計(jì)算與分析，綜合評(píng)估水水功能區(qū)達(dá)標(biāo)措施帶來(lái)的防洪安全、環(huán)境改善及城市旅游、景觀、通航的長(zhǎng)效影響。

優(yōu)選的，所述的水量-水質(zhì)精細(xì)化數(shù)學(xué)模型包括平原城市河網(wǎng)內(nèi)河網(wǎng)數(shù)值模型及局部區(qū)域河網(wǎng)-管網(wǎng)一體化精細(xì)模型和局部二維模型；其構(gòu)建步驟：

（1）、通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)提取河道斷面情況、河網(wǎng)水質(zhì)濁度、懸浮物、泥沙狀況；提取河網(wǎng)水動(dòng)力數(shù)據(jù)，包括水位、流量、流向、水面坡降和地面坡降；分析河網(wǎng)水量分配關(guān)系以及河網(wǎng)水體流動(dòng)性差、易淤積的原因，分析并確定河網(wǎng)內(nèi)滯污段的分布及原因；對(duì)平原城區(qū)河網(wǎng)內(nèi)閘、壩、泵、涵的水利工程的分布和特性及運(yùn)行狀況和調(diào)度原則進(jìn)行調(diào)查；地形、流量、水利工程等基礎(chǔ)資料為分析河道糙率、數(shù)學(xué)模型構(gòu)建與驗(yàn)證提供數(shù)據(jù)支持；

（2）、通過(guò)對(duì)平原城市河網(wǎng)及周?chē)瑓^(qū)水動(dòng)力現(xiàn)狀分析，建立平原城市河網(wǎng)內(nèi)河網(wǎng)數(shù)值模型及局部區(qū)域河網(wǎng)-管網(wǎng)一體化精細(xì)模型；通過(guò)建立平原城市城區(qū)內(nèi)河網(wǎng)數(shù)值模型及局部小區(qū)域地下管網(wǎng)、地表河網(wǎng)、降雨產(chǎn)流、局部積水、排洪等一體化精細(xì)模型精細(xì)模擬地表河流系統(tǒng)與地下管網(wǎng)的河水、雨水、污水水量、水動(dòng)力、水質(zhì)變化過(guò)程及其相互影響，為后續(xù)科學(xué)制定水功能區(qū)達(dá)標(biāo)措施提供支撐；

（3）、通過(guò)構(gòu)建局部2d數(shù)值模型進(jìn)行方案效果計(jì)算與分析，通過(guò)對(duì)各阻水工程方案的流場(chǎng)特征、上下游水位雍高、對(duì)防洪、排澇、通航、景觀等的綜合影響分析，構(gòu)建局部二維模型；為提出推薦阻水建筑物工程方案提供技術(shù)基礎(chǔ)。

優(yōu)選的，所述的平原城市城區(qū)河網(wǎng)暢流活水措施的確定步驟：

（1）、根據(jù)對(duì)基本資料分析及污染物和污染源分析，制定調(diào)水水源配置方案，規(guī)劃尾水線路；

（2）、利用水動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行水量水質(zhì)優(yōu)化調(diào)度；根據(jù)建立的水量-水質(zhì)精細(xì)化數(shù)學(xué)模型，對(duì)已有調(diào)水方案進(jìn)行優(yōu)化；充分利用江河納潮量、過(guò)境水資源或上游優(yōu)質(zhì)水源作為調(diào)水水源，制定科學(xué)調(diào)水方案，模擬不同潮位、水質(zhì)及不同調(diào)度方式情況下河網(wǎng)水系流動(dòng)性及水質(zhì)變化情況，優(yōu)化完善調(diào)水路線、調(diào)水時(shí)機(jī)、閘泵開(kāi)度和調(diào)度組合，通過(guò)合理調(diào)度提升暢流活水的效果，從而使得水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率；

（3）、對(duì)上述措施取得的綜合效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3、有益的效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

（1）、開(kāi)展1:1現(xiàn)場(chǎng)模型試驗(yàn)，獲得整個(gè)研究范圍內(nèi)，多處控制點(diǎn)在同一時(shí)刻的水位、流速和流量值，此項(xiàng)技術(shù)為及細(xì)化模型的率定和驗(yàn)證打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（2）、數(shù)學(xué)模型精細(xì)化技術(shù)；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘、河道斷面的測(cè)量、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)等方法提升數(shù)學(xué)模型的精細(xì)化程度。

（3）、多目標(biāo)綜合優(yōu)化技術(shù)；結(jié)合水量-水質(zhì)精細(xì)化數(shù)學(xué)模型、污染負(fù)荷來(lái)源消減方法和配水工程方案效果計(jì)算與分析，模擬并合理建設(shè)配水設(shè)施和監(jiān)測(cè)設(shè)施，使得調(diào)水路線、調(diào)水時(shí)機(jī)、水利工程和配水工程科學(xué)統(tǒng)一調(diào)度，提高水利設(shè)施和配水設(shè)施的利用率，提升水體環(huán)境容量，從而改善城市河網(wǎng)中水質(zhì)改善水景觀。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)的范圍。

一種平原城市河網(wǎng)暢流活水方法，通過(guò)原型觀測(cè),水量水質(zhì)、污染負(fù)荷來(lái)源解析，構(gòu)建水量-水質(zhì)一維河網(wǎng)精細(xì)化數(shù)學(xué)模型和局部二維數(shù)學(xué)模型，研究平原城市河網(wǎng)內(nèi)區(qū)域河網(wǎng)數(shù)值模型及局部區(qū)域河網(wǎng)-管網(wǎng)水質(zhì)及水動(dòng)力特性，確定平原城市河網(wǎng)內(nèi)水功能區(qū)達(dá)標(biāo)方法；其步驟為；

（1）、通過(guò)資料收集、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和原型觀測(cè)，獲取平原城市城區(qū)內(nèi)水資源開(kāi)發(fā)情況、地形數(shù)據(jù)、河道斷面情況、河網(wǎng)流量、河網(wǎng)水動(dòng)力數(shù)據(jù)和水質(zhì)數(shù)據(jù)，構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)確定河網(wǎng)流量分配，分析河網(wǎng)水體流動(dòng)性差、易淤積的原因，確定主要滯污段和黑污惡臭段的分布，然后調(diào)查主要滯污段和黑污惡臭段的分布特征；水資源開(kāi)發(fā)情況包括：降雨產(chǎn)流、排洪、相關(guān)水文、水質(zhì)基礎(chǔ)資料及工程規(guī)劃設(shè)計(jì)資料；地形數(shù)據(jù)包括：地下管網(wǎng)、地表河網(wǎng)、局部積水和平原城市城區(qū)內(nèi)閘、壩、泵、涵的水利工程分布和特性及運(yùn)行狀況；水質(zhì)包括：河網(wǎng)水質(zhì)濁度、懸浮物、泥沙和污染物；河網(wǎng)水動(dòng)力數(shù)據(jù)包括水位、流量、流向、水面坡降和地面坡降；所述的河道斷面情況包括河道斷面地形復(fù)核測(cè)量和典型斷面水位及流量的原型觀測(cè)；

（2）、根據(jù)主要滯污段和黑污惡臭段的分布特征的調(diào)查評(píng)價(jià)，確定主要的污染物及其存在形態(tài)；采用模擬模型和n、o同位素示蹤相結(jié)合的方法，解析污染負(fù)荷的空間來(lái)源及其占比；分析遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程中cod降解系數(shù)和n的轉(zhuǎn)化效率，建立河道水質(zhì)對(duì)入河污染負(fù)荷的響應(yīng)關(guān)系；通過(guò)現(xiàn)有水系、景觀單元布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，開(kāi)展負(fù)荷通量監(jiān)測(cè)計(jì)算；根據(jù)污染負(fù)荷來(lái)源、存在的形態(tài)、所占的比例以及河道水質(zhì)對(duì)入河污染負(fù)荷的響應(yīng)關(guān)系，提出污染負(fù)荷削減方法；

（3）、依據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建立水量-水質(zhì)精細(xì)化數(shù)學(xué)模型，率定河道糙率和驗(yàn)證模型精度，并通過(guò)改變模型內(nèi)邊界條件，進(jìn)行河網(wǎng)水動(dòng)力特性敏感性分析，確定河網(wǎng)上下游水頭差、水體流動(dòng)特征及片區(qū)河道流量分配特征；

（4）、通過(guò)水量-水質(zhì)精細(xì)化數(shù)學(xué)模型和污染負(fù)荷來(lái)源解析，確定對(duì)調(diào)水水資源進(jìn)行的總體分配、對(duì)尾水線路進(jìn)行的總體規(guī)劃和對(duì)污染物負(fù)荷進(jìn)行削減的方法用以確定平原城市城區(qū)內(nèi)水功能區(qū)達(dá)標(biāo)的具體措施；

（5）、根據(jù)河網(wǎng)流量分配特征和水力敏感性程度特征，確定配水工程的具體位置、類型和規(guī)模，并通過(guò)構(gòu)建局部2d數(shù)值模型進(jìn)行配水工程方案效果計(jì)算與分析，通過(guò)對(duì)各配水工程方案的流場(chǎng)特征、上下游水位雍高、礙航、景觀影響的綜合分析，提出優(yōu)質(zhì)配水工程方案；

（6）、結(jié)合水量-水質(zhì)精細(xì)化數(shù)學(xué)模型、污染負(fù)荷來(lái)源消減方法和配水工程方案效果計(jì)算與分析，綜合評(píng)估水水功能區(qū)達(dá)標(biāo)措施帶來(lái)的防洪安全、環(huán)境改善及城市旅游、景觀、通航的長(zhǎng)效影響。

污染負(fù)荷削減方法包括污染負(fù)荷源頭削減、徑流中污染負(fù)荷過(guò)程削減及河道強(qiáng)化凈化技術(shù)。

水量-水質(zhì)精細(xì)化數(shù)學(xué)模型包括平原城市河網(wǎng)內(nèi)河網(wǎng)數(shù)值模型及局部區(qū)域河網(wǎng)-管網(wǎng)一體化精細(xì)模型和局部二維模型；其構(gòu)建步驟：

（1）、通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)提取河道斷面情況、河網(wǎng)水質(zhì)濁度、懸浮物、泥沙狀況；提取河網(wǎng)水動(dòng)力數(shù)據(jù)，包括水位、流量、流向、水面坡降和地面坡降；分析河網(wǎng)水量分配關(guān)系以及河網(wǎng)水體流動(dòng)性差、易淤積的原因，分析并確定河網(wǎng)內(nèi)滯污段的分布及原因；對(duì)平原城區(qū)河網(wǎng)內(nèi)閘、壩、泵、涵的水利工程的分布和特性及運(yùn)行狀況和調(diào)度原則進(jìn)行調(diào)查；地形、流量、水利工程等基礎(chǔ)資料為分析河道糙率、數(shù)學(xué)模型構(gòu)建與驗(yàn)證提供數(shù)據(jù)支持；

（2）、通過(guò)對(duì)平原城市河網(wǎng)及周?chē)瑓^(qū)水動(dòng)力現(xiàn)狀分析，建立平原城市河網(wǎng)內(nèi)河網(wǎng)數(shù)值模型及局部區(qū)域河網(wǎng)-管網(wǎng)一體化精細(xì)模型；通過(guò)建立平原城市城區(qū)內(nèi)河網(wǎng)數(shù)值模型及局部小區(qū)域地下管網(wǎng)、地表河網(wǎng)、降雨產(chǎn)流、局部積水、排洪等一體化精細(xì)模型精細(xì)模擬地表河流系統(tǒng)與地下管網(wǎng)的河水、雨水、污水水量、水動(dòng)力、水質(zhì)變化過(guò)程及其相互影響，為后續(xù)科學(xué)制定水功能區(qū)達(dá)標(biāo)措施提供支撐；

（3）、通過(guò)構(gòu)建局部2d數(shù)值模型進(jìn)行方案效果計(jì)算與分析，通過(guò)對(duì)各阻水工程方案的流場(chǎng)特征、上下游水位雍高、對(duì)防洪、排澇、通航、景觀等的綜合影響分析，構(gòu)建局部二維模型；為提出推薦阻水建筑物工程方案提供技術(shù)基礎(chǔ)。

平原城市城區(qū)內(nèi)水功能區(qū)達(dá)標(biāo)措施的確定步驟：

（1）、根據(jù)對(duì)基本資料分析及污染物和污染源分析，制定調(diào)水水源配置方案，規(guī)劃尾水線路；

（2）、利用水動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行水量水質(zhì)優(yōu)化調(diào)度；根據(jù)建立的水量-水質(zhì)精細(xì)化數(shù)學(xué)模型，對(duì)已有調(diào)水方案進(jìn)行優(yōu)化；充分利用江河納潮量、過(guò)境水資源或上游優(yōu)質(zhì)水源作為調(diào)水水源，制定科學(xué)調(diào)水方案，模擬不同潮位、水質(zhì)及不同調(diào)度方式情況下河網(wǎng)水系流動(dòng)性及水質(zhì)變化情況，優(yōu)化完善調(diào)水路線、調(diào)水時(shí)機(jī)、閘泵開(kāi)度和調(diào)度組合，通過(guò)合理調(diào)度提升水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率；

（3）、對(duì)上述措施取得的綜合效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

具體實(shí)施例：

優(yōu)質(zhì)配水工程方案是結(jié)合現(xiàn)有的水利工程和配水工程以及新增的配水工程，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，完成精確控制；其中新增的配水工程包括配水設(shè)施和阻水設(shè)施；新增的配水設(shè)施為活動(dòng)溢流堰裝置，活動(dòng)溢流堰裝置是底部能旋轉(zhuǎn)的弧面堰體，通過(guò)控制堰體的角度來(lái)改變?cè)搭^水位的落差。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其改進(jìn)構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。