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平原区跨流域城乡联动水资源调控技术研究

发布时间:2019-04-02 16:08所属分类:农业论文浏览:1

摘要:随着经济社会发展,平原城市区河湖的承载力已严重不足,依靠自身水资源条件已不能从根本上解决其面临的内涝频发、水环境恶化等各种水问题。相较而言,农村区水资源质、量均要优于城市区。从城乡水系优势互补,统筹水资源调配角度出发,研究跨流域城乡联

  摘要:随着经济社会发展,平原城市区河湖的承载力已严重不足,依靠自身水资源条件已不能从根本上解决其面临的内涝频发、水环境恶化等各种水问题。相较而言,农村区水资源质、量均要优于城市区。从城乡水系优势互补,统筹水资源调配角度出发,研究跨流域城乡联动水资源调控技术,并结合武汉市汤逊湖与梁子湖水系治理,分别构建城市内涝模型、河湖蓄泄演算模型和二维水动力水质模型,模拟分析了跨流域城乡联动水资源调控技术对汤逊湖与梁子湖流域的治理,对防洪排涝和水环境改善均有显著的效果。

  关键词:跨流域;水资源调控;防洪排涝;水环境改善

中国给水排水

  近年来,我国城镇化进程越来越快,截止2017年我国的城镇化率已达60%,预计到2030年我国城镇化率将达到70%。随着大规模的开发建设,平原区城市面临内涝频发、水环境恶化等越来越多的水问题。本世纪初期相关研究与工程治理多从单一问题出发,通过加大城区外排泵站建设、开展截污控污、生态修复等单项措施研究解决城市河湖水问题[1-3]。

  2010年以后河湖治理研究开始从解决单一问题逐步向河湖系统治理转变,采用综合措施开展河湖治理[4]。但随着经济社会发展,城市区河湖的承载力已严重不足,依靠自身水资源条件已不能从根本上解决城市河湖面临的各种水问题,相较而言,农村区水资源质、量均要优于城市区。本文从城乡水系优势互补,统筹水资源调配角度出发,研究论述跨流域城乡联动水资源调控技术,并将其应用于工程实例,为平原区城乡河湖治理提供参考与支撑。

  1跨流域城乡联动水资源调控技术

  城乡联动水资源调控技术是以实现水资源可持续利用、人水和谐为目标,以提高水资源统筹调配能力、改善水生态环境状况和提升水旱灾害防御能力为重点,通过工程措施跨流域连通城市区和农村区的河湖水系,采取联合调度等非工程措施,跨流域对水资源进行合理调控和分配的技术。城乡联动水资源调控技术的基础为水系连通[5-7],技术体系包括水系连通通道建设、可控建筑物构建、湖泊库塘等蓄水调控空间设施管控、水质水量联合模拟调度[8]等几个方面,是工程措施与非工程的完美结合,两者相辅相成缺一不可。

  2跨流域城乡联动水资源调控技术功能分析

  城乡联动水资源调控技术的功能体现在可有效利用水资源,跨流域综合解决城乡防洪排涝、供水、水环境、水生态等多方面问题。跨流域水资源调控过程中,城市区与农村区可取长补短,取得最大的综合效益。

  2.1防洪排涝

  平原区城市与农村的防洪排涝系统各自特点鲜明。城市区防洪排水标准高,通常为20~50年。城市排水系统汇流速度快,调蓄能力低,洪水历时短,通常利用大规模外排泵站应对短历时强降雨。农村区防洪排水标准较低且排水速度慢,通常为5~10年一遇3d暴雨5d排完,排水系统汇流速度慢,洪水历时长,外排能力较小,通常利用河湖调蓄应对暴雨洪水。城乡联动水资源调控技术可充分利用城市区及农村区排水系统特点,充分发挥各自优势。遭遇超标准降雨时,城市区可向农村区分流,充分利用农村区河湖调蓄能力;短历时暴雨后,农村区调蓄的自身产水量及城市分洪水量通过连通调度均可由城市泵站排出,提高了城市泵站的利用率。

  2.2供水安全

  平原区城市通常以外江为主要供水水源,供水结构单一,水污染突发事件可导致部分城市备用水源地不能发挥作用,增加了城市供水风险;农村区通常水系发达,水资源量、质齐优,但用水方式粗犷,节水意识不强。城乡联动水资源调控技术可通过水系连通工程,将农村区优质水资源输送到城市区,提高城市区供水保证率,降低供水风险。同时可通过节水措施强化农村区节水,降低连通调水对农村区原供水户的影响。

  2.3水环境改善

  随着经济社会的快速发展,城市废污水排放量日益增大,加上水体流动性差,导致平原区城市河湖水体污染不断加剧,水生态环境状况严重恶化;农村区较大河湖水体由于周边人类活动较小,入湖污染物较少,尚有纳污能力富余,河湖水环境较好。

  城乡联动水资源调控技术可实现农村区水环境质量较好河湖与城市区水系间的连通。在保证防洪排水安全的前提下,农村区排水可优先利用城市区排水通道,将农村区优质水资源输送到城市区,提高雨洪资源利用率,增强平原区河湖水体流动性,增加城市区河湖水环境容量。

  2.4水生态修复

  平原区河湖遭遇特枯年份均存在生态水位破坏风险。通过城乡联动水资源调控技术可形成流域间水资源互补,提高生态环境需水保证率,降低水生态破坏风险。同时通过构建区域水网、城市水网,建设自然-人工相结合的水生态廊道,增加水域水生生物多样性,促进水生态系统健康,美化人居环境,形成城市向农村辐射廊道,实现人水和谐。

  3实例研究

  3.1概况介绍

  本文以湖北省武汉市汤逊湖与梁子湖跨流域水系连通工程为实例,阐述城乡联动水资源调控技术功能与作用。汤逊湖位于武汉市长江南岸,为长江中下游典型的平原水网地区,是国内最大的城中湖,横跨江夏、洪山和东湖高新科技开发区3个行政区,水面面积为52.19km2,调蓄容积为3285万m3,流域汇水面积为248.80km2,现有泵站外排能力总计292m3/s,是武汉市的备用水源地。

  汤逊湖流域随着大规模的开发建设逐步发展成为城市建成区,区域内涝、水环境问题逐步凸显。一方面由于围湖造田、建设征地等历史原因导致湖泊水面、调蓄容积逐步缩小,加上外排能力限制,造成洪涝灾害频现,特别是2016年内涝灾害导致中心城区受淹数日,生产生活瘫痪;另一方面由于人口产业集聚,入湖污染负荷逐步增加,导致湖泊水生态环境逐渐恶化,富营养化日趋严重,湖泊生态健康受到严重威胁。2011~2013年汤逊湖整体水质为IV类,2014年以后汤逊湖整体水质已降至V类,至今仍呈现恶化趋势,备用水源地功能消息殆尽。

  3.2功能分析

  3.2.1防洪排水

  为研究汤逊湖与梁子湖流域间水资源调控的功能作用,本文以汤逊湖最高控制水位19.3m,安全水位18.65m为控制条件,构建城市内涝模型和河湖蓄泄演算模型。拟定跨流域城乡联动水资源调控与不调控两种方案,分析遭遇100年一遇超标准洪水时,汤逊湖与梁子湖的水位变化过程,说明跨流域城乡联动水资源调控的防洪排水功能作用。

  汤逊湖向梁子湖最大分排水流量85m3/s,总排水量为2550万m3,水位消落达0.7m,而梁子湖接纳汤逊湖排水后水位累积上涨0.07m,分排洪水入梁子湖并不会对梁子湖的防洪产生影响。如不采取跨流域调控,遭遇同等标准降雨汤逊湖水位将在最高控制水位基础上涨0.7m,沿湖建成区将一片泽国,经济损失约2500万元。

  4结语

  跨流域城乡联动水资源调控技术通过适当的水系沟通、引排、调度等措施,可统筹城乡防洪排涝、水环境、水生态等多方面需求,是河湖系统治理理念的体现与提升。该技术应用于平原区将有效缓解重要城市区因水资源承载力、水环境承载力不足给城市发展带来的瓶颈问题,同时可提高城市区外排泵站的利用率,增加农村区排水通道,破解农村区排水标准偏低的问题。

  参考文献:

  [1]慕林青,刘培斌,高晓薇,等.永定河北京段生态系统健康评价及修复模式研究[J].北京水务,2018(4):16-20

  [2]胡嘉东,李贵义.深圳河湾水系污染治理的可持续性策略和方案[J].人民珠江,2008(2):60-62

  [3]陈雄志.武汉市汤逊湖、南湖地区系统性内涝的成因分析[J].中国给水排水,2017(4):7-10

  [4]袁勇,赵钟楠,张海滨,等.系统治理视角下河湖生态修复的总体框架与措施初探[J].中国水利,2018(8):1-3

  [5]夏军,高扬,左其亭,等.河湖水系连通特征及其利弊[J].地理科学进展,2012,31(1):26-31

  [6]庞博,徐宗学.河湖水系连通战略研究:理论基础[J].长江流域资源与环境,2015,24(1):138-143

  [7]李宗礼,刘晓洁,田英,等.南方水网地区河湖水系连通的实践与思考[J].资源科学,2011,33(12):2221-2225

  [8]黎育红,贺石磊.浅水湖泊群连通与调水的二维水动力-水质耦合模型研究[J].长江科学院院报,2015,32(1):21-27,38

  相关刊物推荐:中国给水排水是中国建筑类核心期刊和中国科技论文统计源期刊,具有较高的理论导向性和较强的工程实践性,在国内享有盛誉,被称为中国水行业的“首席杂志”。读者对象主要是自来水、市政排水、建筑给排水、水与废水处理等行业的设计、科研、教学、信息管理、施工、生产、分析、监测人员和大中专院校学生等,发行量已达15000余册/期。

  

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