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水环境容量总量控制问题是水环境污染问题中的一种反问题,是指在给定水域范围、给定水质标准、给定设计条件下,环境水体对排放于其中的污染物质所具有的容纳能力。近年来,由于河口地区地理位置优越,人口稠密,经济繁荣,人们对水环境保护的认识不断提高,已不再满足于单纯预测和分析水流中污染物的扩散规律,同时希望能够了解和合理的控制河流中污染源的总体排放量,以期更好地服务于生态环境、建立可持续发展的机制。
水质和水量是水的两个不可分割的基本属性,但是河网水质方程与水动力学方程组的耦合问题却是河网水环境问题中的一个难点;对于感潮河网,由于受潮汐影响,河流流向多变,给水质以及水环境容量的计算带来很大的困难。本文基于“河道-节点-河道”四级解法在大型河网水量求解中的高效性,成功的求解了感潮河网水动力学方程组;考虑到感潮河网的时空动态变化及其影响因素,提出了与其相对应的感潮河网水环境容量总量控制模型。对于流向多变带来的种种困难,首先引入时间微元叠加法,将感潮河网的非恒定问题转化为多个时间微段的恒定流问题;利用复合形法,优化求解各个时间微段内点污染源排放总量,最后对所有微段的容量进行叠加,即得到整个时间段的容量控制。该方法不仅考虑了感潮河网地区水流运动复杂、流态不稳定、流向多变的特点,而且反映了感潮河网水环境容量受边界水质条件、河道水质目标及潮汐等因素的影响。
根据相关资料,把该方法应用于“上海市浦东新区某区级河网”点污染源群最大容许排放量控制问题,获得了较好的数值模拟效果,提出较为合理的排污建议。开发研制了相应的“感潮河网水环境容量总量控制计算支持系统Hydrauto1.1”,动态的显示优化结果,便于管理和决策。