[發明專利]一種通過環形補水提升城市湖泊水動力的方法

有效

• 申請號: 202010260617.2
• 申請日: 2020-04-03
• 公開（公告）號: CN111476698B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 胡朝陽;付開雄;何承農;江玉山;雷少青;梁越;王星莉;王樂樂
• 申請（專利權）人: 福建省水利水電勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06Q50/26
• 分類號: G06Q50/26;G06Q10/067;G06F30/28;G06F119/14;G06F113/08
• 代理公司: 福州科揚專利事務所(普通合伙) 35001
• 代理人: 羅立君

本發明公布了一種通過環形補水提升城市湖泊水動力的方法，通過環形埋設的補水主管及支管將湖水輸送至各補水點，在城市湖泊無外源入流的情況下，依靠本發明可實現城市湖泊大范圍水體的由靜變動，實現利用城市湖泊自身水體提升自身水動力的途徑；在城市湖泊有外源引水入湖的情況下，結合本發明可進一步發揮外源補水的效用，擴大湖體水動力提升范圍；在城市湖泊中呈環形布設補水點可有效應對城市湖泊中犄角旮旯存在的死水區，有針對性提升水動力；在城市湖泊岸線周圍呈環形布設補水管道可有效避免在湖泊水底埋設管道導致的檢修不便的難題，也可避免城市湖泊中游船、特大洪澇水等可能給管道帶來的安全隱患。

技術領域

本發明屬于水利工程技術領域，具體涉及一種通過環形補水提升城市湖泊水動力的方法。

背景技術

城市湖泊在旅游、休閑娛樂、洪澇調蓄排水及提升城市品位與生態環境方面發揮著重要作用。由于城市湖泊補給水源不足、水流坡度小等，湖泊水體往往流動緩慢或成為死水，而城市中高強度的人類活動又會給城市湖泊帶來遠遠超過其自凈能力的污染負荷，因而城市湖泊通常面臨較為嚴重的水環境問題。以流速指標為核心的水動力是污染物遷移的主要動力，也是湖泊水生態系統中的重要環節因素之一，其變化直接影響湖泊生態系統的結構格局和生態功能。“流水不腐，戶樞不蠹”，所以水動力提升是城市湖泊水環境治理中最為關鍵的措施。

城市湖泊水動力提升目前主要采取外源引水入湖、局部推流泵推流及曝氣擾動等方式。外源引水入湖的水體一般通過入湖管道或入湖內河以類似點源的方式注入城市湖泊，其能夠在一定程度上提升湖泊的水動力條件，但由于受引水流與水量限制，只能驅動入湖口附近一定范圍內水體的流動，對其它遠離入湖口的湖泊水體不能發揮作用；局部推流泵推流及曝氣擾動等措施則偏重于解決城市湖泊局部極小范圍內水體的運動。另外，城市湖泊由于受城市規劃及土地利用影響，其岸線形態往往曲折多變，不利于水體的順勢流動，容易形成犄角旮旯的死水區。

發明內容

（1）要解決的技術問題

①在城市湖泊無入流的情況下，湖泊水體往往流動緩慢或成為死水；

②在城市湖泊有外源引水入湖的情況下，引水入湖口附近湖泊水體水動力可以得到提升，但其它遠離入湖口區域的水體不能得到提升；

③局部推流泵推流及曝氣擾動等只能改善局部小范圍內的水體流動，對整個湖泊來說遠遠不足；

④城市湖泊岸線通常曲折多變，容易形成犄角旮旯的死水區。

（2）技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種通過環形補水提升城市湖泊水動力的方法，包括以下步驟：

①采用MIKE21FM、Delft 3D、EFDC或SMS水動力模擬軟件建立城市湖泊二維水動力數學模型，然后利用數學模型模擬城市湖泊無外源引水入流和有外源引水入流情況下的水動力場，分析其死水區分布形態；

②分析城市湖泊無入流和有入流情況下的水動力場，結合死水區分布形態在湖泊內布設環形補水點，形成多源分散型補水方式；

③分析城市湖泊無入流和有入流情況下的水動力場，并結合死水區分布形態和泵站布置原則在湖泊內某處設置補水泵站；

④基于建立的城市湖泊二維水動力數學模型，在模型中以源的形式在各補水點處輸入試算補水流量，同時在補水泵站位置處以源的形式輸出流量，輸出流量為各補水點流量之和，然后對比分析不同試算流量下湖體水動力的提升情況；

⑤根據城市湖泊水深、水位變化及補水泵站抽水能力和不同流量下的水動力提升效果，確定各補水點的補水流量和補水泵閘流量，補水泵閘流量為各補水點流量之和，各補水點試算流量結合補水區域水深和范圍進行調試設置；