成果名称: 大湾区典型城市河涌污染控制与水力优化调度关键技术与应用
完成单位: 广东省水利水电科学研究院,广州市河涌监测中心,华南理工大学
主要人员: 刘达,周新民,谭超,黄本胜,邱静,刘曾美,赵璧奎,洪昌红,黄广灵,陈晖,胡培,黄锋华,罗志发,李深林,周铭浩
介绍:

    一、课题来源与背景: 粤港澳大湾区是世界四大湾区之一,城市化率已超过80%,人口高度密集,经济发达,以不到全省三分之一的国土和水资源来承载超过全省80%的GDP及全省近70%的水污染负荷,污染负荷大大超过河流承载能力,造成河涌水体污染严重。此外,由于受到潮汐往复影响,部分河段水体动力不足,河流自净能力下降,更加剧了水生态环境的恶化。河涌水体感观差,部分河涌黑臭,河涌水质属于Ⅴ类和劣Ⅴ类,这大大制约了城市河涌各种功能的有效发挥,成为了大湾区水生态文明建设亟待解决的难题。 课题来源于广东省水利厅、各地市水利(水务)局、设计单位、供排水企业委托的技术研发项目。课题组面向大湾区水生态文明建设的重大需求,以城市河涌的系统治理为目标,对近十年来在大湾区城市河涌治理技术研发取得的成果进行了系统的总结,破解了长期困扰的城市河涌水环境治理难题,构建了大湾区典型城市河涌污染控制与水力优化调度的完整理论及技术体系,为城市河涌系统治理提供了坚实的技术支撑。成果在大湾区的广州、深圳、佛山、珠海、东莞、中山等市进行了应用实践,取得了显著的社会经济和生态环境效益。该成果在理论研究、技术开发、集成应用等方面,创新程度高、研究难度大、应用效果好、推广前景广阔、原创性突出,获得了国家发明专利4项、实用新型专利19项、软件著作权7项、发表学术论文50余篇,出版专著1部,推动了行业科学技术进步,具有重大的科学价值和现实意义。

    二、技术原理及性能指标: 本研究面向大湾区城市群河涌综合治理及生态文明建设的重大需求,采用理论分析、原型观测、大比尺环境水槽模型试验方法,建构了城市河涌-地下管网-闸群调度耦合水量水质数学模型、复杂管道的流固耦合数学模型,研发了城市河涌入河污染源识别及控制技术(源头控制)、污染物输移规律及动态纳污能力评估技术(纳污管控)和多策略城市河涌水力调度技术(补水增容),形成了大湾区典型城市河涌污染控制与水力优化调度理论及完整技术体系,攻克了城市河涌系统治理的关键技术难题。 (1)河涌污染控制技术 研发初期雨水污染控制技术,探明了初雨污染机理,提出流域初雨调蓄池规模宜为8mm~10mm净雨量值,可以使合流制排水系统全年的COD和氨氮平均削减幅度达到80%。提出的入河排污口排查、监测、及规划布局与整治方法,在入河排污口管理领域形成了完整的技术支撑体系。研发的河道底泥科学清淤技术,在确定河道底泥是否需要清淤上提供了可靠的判断依据。在不适合近期实施清淤的河段,提出采用砂或黏土覆盖的方法阻隔内源污染释放。 (2)河道水域动态纳污能力理论、方法及评估技术 针对河流流速对污染物衰减系数的影响问题,首次建立了宽尺度流速(0~2m/s)与污染物衰减系数相关曲线。创建了水域动态纳污能力理论、方法及评估技术,成套技术符合大湾区河流动态特性,能定量精准的指导排污口布局及入河污染物总量控制管理。 (3)城市河涌水力调度技术 研发了复杂长距离补水、小流量,长历时、分区防咸引水调度、闸控调度引潮等适应不同边界条件的城市河涌水力调度与生态补水的成套技术。

     三、技术的创造性与先进性: (1)揭示了大湾区特大城市初期雨水溢流污染规律;创新性提出了以初雨溢流污染为主要污染源的河涌污染物入河量分级计算方法,构建了城市地下管网和河道二维水量水质耦合数学模型,提出了大湾区特大城市的初期雨水合理截流标准。 (2)探明了河涌底泥污染物释放、吸附及平衡规律,建立了底泥氮磷含量与释放平衡点之间的定量关系式,提出了底泥氮磷污染程度的评级方法,针对不同污染等级的底泥提出了标准化清淤对策。 (3)针对城市河涌动态纳污计算及总量管控难题,揭示了污染物随受纳水体流速变化衰减机理并建立了定量关系式,提出了动态纳污能力计算方法,构建了适合大湾区动态纳污能力核定及排污控制的技术体系,指导了广东省排污口布局及污染总量控制。 (4)研发了适应不同条件的城市河道水力调度与生态补水成套技术,提出了小流量、长历时水量水质联合调度补水新模式,研发了基于防咸约束的双泵配合水力调度技术及利用群闸调度的引潮补水技术,提高了城市雨源型河涌水环境容量。

    四、技术的成熟程度,使用范围和安全性: 本技术已达到成熟应用阶段,大湾区广州、深圳、佛山、东莞、珠海、中山等城市的重要河涌进行了应用,相关成果安全实用。

    五、应用情况及存在的问题 :成果获得国家发明专利3项、实用新型专利18项、软件著作权7项,发表学术论文50余篇,出版专著1部。成果已广泛应用于大湾区广州、深圳、佛山、东莞、珠海、中山等城市的重要河涌治理,有力地支撑了大湾区水污染攻坚及生态文明建设,产生了显著的经济社会和生态环境效益,具有广泛推广应用价值。

    六、历年获奖情况: 无。

批准登记号:
登记日期: 2021-04-19
研究起止时间: 2010-12-01至2018-12-01
所属行业: 水利、环境和公共设施管理业
所属高新技术类别: 环境保护
评价单位名称: 广东省水利学会
评价日期: 2021-03-25