水库入流消落区环境特征及水质净化技术研究

摘要

水库作为集中供水的重要水源地，其水质安全对人类生产生活至关重要。水库入流消落区是水库生态环境重要的组成部分，连通着陆域和库区的信息交换，是污染物进入水库的最后一道屏障，若不加以治理和保护，大部分污染物会直接进入水库，对水库水质造成威胁。本文以水库入流消落区为研究对象，对其环境特征及存在的主要生态环境问题进行分析，针对环境问题分析水质治理需求，提出水质净化技术方案。以俭汤河入库消落区作为典型研究对象，对区域特征及污染现状进行分析，并将水质净化技术应用于俭汤河入库消落区，且对净化工程建设的安全及有效性进行分析。主要研究内容如下： （1）分析了水库入流消落区的环境特征。水库入流消落区具有开放性、动态平衡性、过渡性的基本特征，是动力式及缓冲式的系统。且普遍存在水土流失严重、水环境污染源广量大、生物多样性受损等生态环境问题。通过对俭汤河实地考察，发现俭汤河入库消落区存在水流集中过流、主河槽侵蚀严重、植被生长稀疏等问题，入库污染主要来自生活污染、温泉废水污染、农业面源污染和畜禽养殖污染，且畜禽养殖排放的污染量占比最大，污染物排放总量为：TN约28.34t/a，TP约9.3t/a，COD约119.2t/a。水质监测结果发现，俭汤河消落区水质较差，TN、TP超标严重为劣Ⅴ类。 （2）研究了水库入流消落区水质净化技术。结合水库入流消落区存在的主要生态环境问题提出了限制入库处河床侵蚀、削减拦截入库污染物、遏制消落区非法开垦用地及改善消落区生态条件的水质治理需求。提出了四种消落区水质治理技术方案，通过对比分析认为其中多级生态潜坝技术方案更适应消落区的治理需求。将此治理方案应用于俭汤河入库消落区，布设了五级生态潜坝，潜坝工程建成后能形成15万m2的表流湿地，水力停留时间达到5.6d。 （3）分析了俭汤河入库消落区多级生态潜坝技术方案的安全和有效性。通过水文分析计算得到俭汤河不同频率洪水时的洪水过程。建立MIKE21水动力学模型对潜坝建设前后的水位、流速进行模拟分析，结果表明：潜坝工程的建设使水流形态发生变化，坝前水位明显壅高，扩大了水流影响范围，使水流漫散到周围滩地。且建坝后主槽流速相对减小，减弱了水流对主河槽的冲刷。通过建立一级动力学模型，潜坝建设后形成的湿地对TN、TP、COD的平均去除率为63.33%、68.75%、63.22%。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 水库消落区生态环境研究进展

1.2.2 水库水质净化技术研究进展

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

2 水库入流消落区环境特征分析

2.1 水库入流消落区基本特征

2.2 水库入流消落区主要生态环境问题

2.2.1 水土流失问题

2.2.2 水环境污染问题

2.2.3 生物多样性降低问题

2.3 俭汤河入库消落区环境特征

2.3.1 俭汤河入库消落区概况

2.3.2 俭汤河入库污染源调查分析

2.3.2 俭汤河入库水质现状

2.4 本章小结

3 水库入流消落区水质净化技术研究

3.1 水库入流消落区水质治理需求分析

3.2 水库入流消落区水质净化技术

3.2.1 水库入流消落区水质净化方案

3.2.2 消落区水质净化方案优选

3.3 俭汤河入库消落区水质净化技术方案

3.3.1 所需湿地面积计算

3.3.2 潜坝高程及坝址确定

3.3.3 潜坝坝体结构

3.4 本章小结

4 水质净化工程安全及有效性分析

4.1 俭汤河流域水文分析计算

4.2 工程防洪分析

4.2.1 MIKE 21模型简介

4.2.2 MIKE 21模型的构建

4.2.3 模型计算结果分析

4.3 污染物去除效果预测

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

攻读硕士学位期间参与项目情况

致谢

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