山区河道水环境系统特征状态研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要本文选定川西地区城河部分河段为研究对象，研究河段中已修建多处混凝土溢流堰和滚水堰及修筑防洪护坡，可能导致城河水环境系统水动力学平衡和水体主要水质控制指标变化趋势改变。因此本文从山区河道尺度出发，调查山区河道水环境的自然环境概况、水系空间结构等基本信息的基础上，将河流水环境系统进行概化，分析山2区河道水环境系统的系统结构，确定流域汇水区面积228.5km，确定研究河流断面长度为11km。然后系统分析山区河道人为干扰前后水环境系统运行特性状态的差异性，分析水环境系统中的水动力学特征和水体主要水质控制指标变化趋势，对比分析研

2、究河段是否因人为干扰导致水环境系统改变。本文依据研究区域多年水文资料、气象资料及城河水系空间结构，将研究河段天然状态下划分为5个断面，现状状态下划分为12个断面。对河流水环境系统水动力学特征分析，选取降雨期p=5和p=2水力工况和非降雨枯水期作为典型工况研究水动力学运行特性。研究表明各断面流量呈现逐渐递增趋势，断面流量变化趋势与汇水面积成正比关系，汇水面积越大，断面流量越大。天然河流和现状河流水流速度在河道非壅水情况概化断面水流速度变化趋势一致；河道处于壅水情况下，水流速度随壅水程度加深，水流速度越小。同时各断面泥沙起动粒径大小与各断面水流速度大小成正比关系

3、，水流速度越大，起动粒径越大。现状河流由于壅水水流特征，在壅水程度最大情况下，泥沙几乎不启动，使水流中携带的大量悬浮污染物及有机质沉降至河床淤积。由于人为干扰水环境系统研究河段水力停留时间现状河道较天然河流长319.1分钟。根据研究河段水动力学特征及上游监测数据，对天然河流和现状河流水体中主要水质控制指标通过S-P模型进行计算模拟，绘制了现状河流和天然河流BOD、DO、氨氮沿程变化曲线。根据二种工况水质浓度变化趋势可知现状河流沿程水体自净能力小于天然河道水体自净能力，因人为干扰导致水环境系统复氧过程改变，溢流堰形成壅水水力条件下水深增加，从而导致水环境系统主

4、要水质控制指标变化趋势发生改变。综上经研究发现城河研究河段因人为筑堤、建坝、截弯取直等工程措施，导致河流水环境系统水动力学特征的断面冲淤过程和沿程水流速度发生改变，同时通过S-P模型模拟计算发现研究河段水体中主要水质控制指标沿程变化趋势发生改变。西南交通大学硕士研究生学位论文第II页根据研究发现水环境系统特征状态的改变，通过工程技术手段进行修复，如：河道疏浚工程、滚水堰开闸控制冲淤平衡、河道护坡材料的选择、河流采取多级跌水溢流堰同收缩复氧技术等重构城河研究河段水环境系统结构，将城河研究河段的水环境系统特征状态恢复至未被人为干扰情况下的水环境系统特征状态。关键

5、词：山区河流；水环境系统；水动力学特征；差异性分析；水质控制指标西南交通大学硕士研究生学位论文第III页AbstractThisarticleselectsatypicalsectionoftheriversectionofthewesternpartoftheSichuanBasintostudytheconstructionofmultipleconcreteoverflowweirsandrollingbunsandtheconstructionoffloodprotectionslopesintheriversection.Thismayleadto

6、thehydrodynamicbalanceoftheurbanriverwaterenvironmentsystemandthemainwaterqualitycontrolofthewaterbodychange.Thetrendofindicatorschanges.Therefore,basedontheriverscalesinthemountainousarea,thispaperinvestigatesthebasicenvironmentalinformationofthewaterenvironmentofmountainriversand

7、thebasicstructureofthewatersystem,generalizestheriverwaterenvironmentsystem,analyzesthesystemstructureoftheriverwaterenvironmentsysteminthemountainousarea,anddeterminesthewatershedThe2areaofthewaterareais228.5km,andthelengthofthecrosssectionoftheresearchriverisdeterminedtobe11km.Th

8、ensystematicallyanalyzesth