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河道治理对水流和净污能力的影响规律及生态效应

专 业: 环境工程
关键词: 河道治理 水流 净污能力 河流生态系统 生态影响
分类号: TV85  X171
形 态: 共 138 页 约 90,390 个字 约 4.324 M内容
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内容摘要


随着社会经济的飞速发展,河流水系面积逐渐萎缩,区域河道的防洪压力逐渐增大,同时,流域污废水产生量的增加,造成河道水体富营养化不断加重,水环境质量日益恶化。

在河道治理过程中,水利工作者一直以来较为注重河流的行洪能力的保障和区域防洪的安全,为此强调河道的传统治理工程,即采用混凝土、浆砌石等硬质材料对河道护岸甚至河床进行衬砌,以加快河水的下泄。

环境和生态工作者重视河流生态治理的工程建设,在水生植物修复、生态河床和护岸建设方面做出了有益的尝试。

但是,生态河道中水生植物及生态护岸,阻塞了河道水流,威胁着河道的主体防洪功能的安全。

因此,如何选择合理的河道治理方法,选择何种水生植物进行河流生态修复,以及修复到何种程度,建设怎样的河道生态护岸更有利于河流生态系统的健康,并同时满足行洪功能的需要,对于指导河流生态系统建设和综合治理具有重要的意义。

本文在总结国内外河道治理方法和特点的基础上,分析了传统河道治理工程对生态环境的影响,并探讨了河道治理对生态环境影响的原理,提出了适合不同生态特点和功能目标的生态河床及生态护岸构建技术。

主要研究内容和取得研究成果如下:1探讨了河流传统衬砌工程的特点及其生态影响,阐明了河流生态建设对其生态系统影响的原理。

2沉水植物苦草对水流变化关系的研究表明,在苦草区,流经苦草层的流速呈“S”型分布,其分布规律主要与苦草本身的结构有关,在无苦草区,水流流速均呈“J”型分布,符合半对数关系,表明苦草对河道水流有明显的影响。

苦草对水槽流速的横向分布具有明显影响,在交汇区两边,苦草区和该苦草区同一断面的无苦草区的流速分布测线在交汇区测线的两边明显的分为两个数值区域,苦草生长的半断面内流速明显低于无苦草生长的半断面。

同一工况、相同水深条件下,低密度15cm×15cm植物区内流速明显高于高密度5cm×5cm植物区。

而且,流量和流速较大的工况下,水体流动受到的影响较大。

3水生植物对南水北调沿线缓流水体一南四湖的现场研究表明,挺水植物、沉水植物均对水体的流速产生明显的影响,特别对水平流速的垂向分布影响显著。

同时,将水生植物对水流影响的阻力项引入到3D水动力计算模型之中,模拟结果表明,在考虑水生植物对水流影响阻力项的计算条件下,流速计算值与实测值误差较小,而采用替代糙率系数方法来表征水生植物对水流影响的计算条件下,流速计算值与实测值误差较大,可知如何计算水生植物对水流影响的阻力因素对模拟计算结果有较大影响。

4生态河道治理中河道滨水芦苇带在朝东圩港河道野外试验研究的结果表明,滨水芦苇带对水体中的SS沉降和磷截留和去除具有明显的作用。

而且,水体中TP浓度与芦苇密度有关,芦苇密度越大,水体中TP浓度越低。

沉水植物苦草对模拟水槽中TN、NH<,4><+>-N、TP净化的试验数据表明,同一流速下氮磷的浓度都有不同程度的降低。

但是,TN、NH<,4><+>-N、TP具有不同的最佳净化流速。

5碎石生态河床对秦淮河污染水体净化试验结果表明,碎石河床对TN和NH<,4><+>-N净化率可达90%以上,同时,水体的微生态环境得到良好改善,水体中微生物种群向清洁型转化。

6木栅栏砾石笼生态护岸构建的试验结果表明,护岸建成后河段中水环境质量得到一定程度的改善,其中COD<,Mn>去除率基本在10%~15%,TN和TP的净化效率大约在10%~20%、10~30%范围内。

同时,生态河道建设后的大型无脊椎动物出现仙女虫、涡虫和蜓科三种敏感类群,耐污类群降低显著,并且底栖动物的类群发生了由耐污类群为主向中间类群为主的转化。

7不同材料的生态护岸试验结果表明,砾石、生态砖、自然土壤均对氮磷等净化表现出了显著的去除效果,而且材料的差异对氮净化效果的影响显著。

变渗径的生态护岸试验研究结果说明,水流渗流路线的长度对氮、磷、化学需氧量和总悬浮固体表现出了明显影响,去除率随着水流渗流路线的增长而增加。

8卵砾石强化净化生态河道中,河道水流流速、水深等水流条件的变化对水体中氮净化具有明显影响,水动力特征参数Re和Fr与氮净化系数K之间的相关关系研究表明,卵砾石生态河道中,存在氮降解的最优Re和Fr范围..……

全文目录


文摘
英文文摘
前言
1.绪论
1.1研究背景
1.2河道整治的目的、分类以及存在问题
1.2.1河道整治的目的与分类
1.2.2我国河流整治现状及存在的问题
1.3国内外研究进展
1.3.1河流治理的生态化建设实践和研究进展
1.3.2河流生态治理对河流生态系统影响的研究进展
1.3.3生态治理对河流净污能力的改善作用
1.3.4水体中氮磷等营养物随水流的变化规律研究
1.3.5国内外河道治理实践和研究进展综合分析
1.4本文主要研究内容
1.5研究方法和技术路线
1.5.1研究方法
1.5.2技术路线
2.河道治理理论方法及对生态环境影响效应分析
2.1河道治理方法概述
2.2河道传统治理工程特点及生态影响
2.2.1对河流水动力条件的影响
2.2.2对河流净污能力的影响
2.2.3对河流生物多样性的影响
2.2.4对河流水体—土壤—地下水系统间物质交换平衡的影响
2.2.5对河流缓冲屏障的影响
2.2.6对河流沿岸景观格局的影响
2.2.7对河床微生态系统的影响
2.3河道生态修复的方法和类型
2.3.1河道生态修复的概念
2.3.2河道生态修复的科学内涵
2.3.3河道生态修复的技术方法
2.4生态型河道建设理论及技术
2.4.1生态型河道的特征
2.4.2生态河床构建技术
2.4.3生态护岸构建技术
2.5生态型河道对生态系统的影响机理
2.5.1河道生态系统的构成和特征
2.5.2对河流生态系统的影响原理分析
2.6小结
3.河道水生植物与水动力特性响应关系研究
3.1国内外研究状况及特点分析
3.1.1河道水体流动类型
3.1.2国内植被修复河道水流的研究现状
3.1.3国外植被修复河道水流的研究现状
3.1.4研究特点及存在问题分析
3.2河道中沉水植物对水流特征的影响试验研究
3.2.1试验目的和内容
3.2.2试验方案
3.2.3苦草对流速垂向分布的影响规律
3.2.4苦草对流速横向分布的影响规律
3.2.5有无苦草对流速垂向分布的影响
3.2.6不同种植密度对流速分布的影响
3.3水生植物对河道型输水湖泊南四湖水流特性影响规律的模拟研究
3.3.1南四湖自然和生态特性
3.3.2现场观测
3.3.3模型方法
3.3.4南四湖水生植物对水流特性影响的模型表达
3.3.5模拟成果比较分析
3.4本章小结
4.生态河床建设对污染物净化能力及生态效应研究
4.1挺水植物对河道水体中磷的净化效果
4.1.1试验河段描述
4.1.2试验方案
4.1.3试验结果
4.2沉水植物苦草对不同流态河流水体中氮、磷的净化效果研究
4.2.1苦草对不同流态条件下氮的净化效果
4.2.2苦草对不同流态条件下磷的净化效果
4.3碎石生态河床对河流水体净化能力观测研究
4.3.1方法与材料
4.3.2模拟河道水质净化效果观测
4.3.3污染水体中氮去除机理分析
4.3.4河流水体生态环境改善结果
4.3.5结论
4.4本章小结
5.生态护岸建设对污染物净化效果及生态效应研究
5.1木栅栏砾石笼生态护岸对污染物的净化规律及生态效应
5.1.1木栅栏砾石笼生态护岸对水体中污染物的净化效果
5.1.2木栅栏砾石笼生态护岸生态系统特征变化状况
5.1.3木栅栏砾石笼生态护岸的生态效应
5.2生态护岸材料及渗流路径对面源污染物的截留效应研究
5.2.1生态材料对污染物净化的影响机理
5.2.2护岸材料选择对污染物截留的影响研究
5.2.3汇流水体中污染物的浓度变化
5.2.4护岸材料对污染物截留效果的影响
5.2.5护岸渗径对污染物净化的影响
5.2.6渗透深度对净污的影响
5.2.7护岸材料对污染物截留效果的影响
5.3本章小结
6.河流水动力条件与污染物净化能力的互动规律研究
6.1实验装置与方法
6.2污染物净化系数K与模型中流速之间的关系研究
6.3净化系数K与雷诺数Re和弗罗德数Fr之间的关系
6.4总氮净化率与雷诺数Re和弗罗德数Fr之间的关系
6.5结果与讨论
6.6本章小结
7.结论与展望
7.1结论
7.2论文的创新之处
7.3展望
参考文献

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中图分类: > TV85 > 工业技术 > 水利工程 > 治河工程与防洪工程 > 治河方法(河道整治)
其他分类: > X171 > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境生物学 > 生态系统与污染生态学

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