南京河西水系引江冲污改善水环境方案研究

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1、万方数据第43卷第5期20l2年3月人民长江YangtzeRiverV01．43．No．5Mar．．2012文章编号：1001—417912012)05—0076一04南京河西水系引江冲污改善水环境方案研究庞翠超1，许军平2，汪德耀3(I．南京水利科学研究院水工所，江苏南京210029；2．天山集团，河北石家庄050000；3．河海大学环境科学与工程学院，江苏南京210098)摘要：针时城市河道的水环境污染日益严重的问题．采用引水冲污方式，可提高河道的水环境净化能力，有效改善城市水环境。以南京市河西水系水质现状为倒，建立了一雏河网水量水质模型，根据从长江引

2、水的线路、方式夏规模，利用所建立的模型．分析了南京市河西水系各河流引水冲污改善水环境的效果。分析结果表明，引水冲污能使城市河道污染浓度快速下降，有效改善城市河道水环境。关t词：水质分析模型；耦合模型；城市河道；引清冲污；南京市中图法分类号：X522文献标志码：A随着城市化进程的加快，城市河道的水量急剧减少，水质每况愈下，由此引起的水生态问题亟待解决。城市河道水质的恢复和综合治理方式包括削减污染源、底泥疏浚、污染水体原位修复以及引清冲污等。引清冲污不仅补给了河道水量，而且使污染物得到稀释，可以在短期内使水质明显提高¨。71。1南京河西地区概况河西新城区位于南

3、京市西南的秦淮新河以北、外秦淮河南河以西、长江以东，面积93km2。鼓楼区位于南京市城西北部，西北两面为长江夹江、护城河包围。经过近几年的建设，河西北部建成了交通便利、环境优美、配套完善、商贸发达的新区。但鼓楼区截污工程尚未完善，仍有部分污水排入河道；清江河、里圩河、中保丁字河等河道(含局部通河道的桥涵)河水长年黑臭，近似死水。该地区紧邻长江，长江过境水资源量达9335亿m3，水质满足饮用水标准，可以引长江水冲洗南京河西地区的河道。河西地区现有8条河道。见图l。目前长江为Ⅲ类水质，秦淮河为V类水质，河西水系为劣V类水质。根据鼓楼区水环境规划，河西水系的水质

4、应不劣于Ⅳ类。2引水冲污方案设计根据城市生态规划。将疏通鼓楼河西地区的8条现有河道，形成相互连通的河道，如图l所示。由拟建的中保泵站从长江引水，通过清江、小陡门和里圩泵站，分别将水排到长江或秦淮河。圈l河西水系引清冲污方案及计算河段概化3河网水量、水质耦合的数值模型为了分析引水冲污效果和选择合理的引水方案，通常需要用河网的水量、水质数学模型分析引水方案的合理性和效果。利用基于Saint—Venam方程组的收稿日期：2011一儿一20作者简介：庞翠超，女，博士研究生，主要从事水环境保护方面的研究。E—maiJ：pangcuich∞@163．com万方数据第5

5、期庞翠超，等：南京河西水系引江冲污改善水环境方案研究河网水量模型和美国环保局(EPA)开发的水质模型(wAsP)，分析河西水系引清冲污的效果。3．1河网水■计算模型水力计算包括连续性方程和运动方程。f警+吉等=¨I署+未c譬，+鲥警+吗：罂：oJ．(1)式中，Q为流量；曰为河道水面宽；z为水位；A为过流断面面积；g为重力加速度；c为谢才系数；尺为水力半径；聋为空问坐标；￡为时间坐标。3．1．1控制方程的离散采用P阳issm一四点隐式差分格式离散方程组(1)，格式如图2所示。●⋯．

6、

7、．1—6l嘞△，△f图2Pmissmann四点隐式离散格式对任一变量￡：胁

8、，f)-詈(毒⋯+并1)+字(￡“+嚣。)罄口％≠州刊警㈣l篮一篓：!!当二￡二墨!Laf2△￡式中，上脚标表示时间坐标．下脚标表示空间坐标；△t为第，单元河段长；△f为时段长；n为时段序号；一为权重系数(O≤8≤1．0)。8=O时为显式格式，e>0时为隐式格式，p≥O．5时无条件稳定。设f”1=f“+△f，则上面的表达式可以写成：ff(x，t)=号(△岛+△毒+．)+÷(f+△o．)馕=日警+警㈩Ja善△石．△名i’’

9、篮：垒圭：!±垒圭。批2△l利用上式，可将方程组(1)离散成如下线性差分方程组：兵甲：钆一尚”卜酱黔≤c沪焉咿-一鬻嚣”·一警c秒2⋯哿

10、驴篆[警-g(峨例+g(孑盖。一刁)彤]+g一△z罂xc彤一等篝，铲-+辫mtan日罨笋=层u=％(4)卜篆[-警+g(峨叫)+l蛑。吲引+舢％笋xl峨一豫耘，卜争掣+等叫"群，I(轷驯哪t[紫+【吗学，式(4)可采用追赶法求解。3．1．2计算模型河西水系是分叉型河网，可概化为如图3所示。P即is8m猢格式的递推公式为：I△q2毛△弓+‘(5)t△薯2厶△：⋯+』Iff△Q⋯+Ⅳj+弓名△△U掣D+●}g△△U≈C+弓乞△△U封8+色Q△△U巧A，_I-，，【万方数据78人民长江2012年式中，弓=E(蜀一。，‘．。)，‘=F(q一-，‘一-)，lLtEi

11、l，Mi=M‘Ei)，Ni=NtEJ，Fl、oo、!二十一叶-三：