本书针对目前闸坝建设引起河流生态与环境变化的问题，基于闸控河流水质多相转化基本原理解析建立水质多相转化数学模型，对不同情景下的水质多相转化规律进行分析，识别影响水质浓度变化的主要因子并构建水质浓度变化率与主要因子的量化关系，分析水闸调度对水质改善可调性及闸坝建设对径流变化的影响，在构建闸坝群作用下的水环境数学模型的基础上模拟不同情景闸坝群联合调控下水质水量的变化过程，为科学制订水闸运行调度方案提供重要依据。
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第1章 绪论 1
1.1 概述 2
1.2 国内外研究进展及存在的问题 4
1.2.1 国外研究进展 4
1.2.2 国内研究进展 7
1.2.3 存在问题分析 12
1.3 本书研究思路 12
第2章 闸控河流水质多相转化基本原理解析 13
2.1 闸控河流水流特征分析 14
2.2 水质多相转化过程分析 14
2.3 水闸调度对水质多相转化的驱动作用分析 16
2.3.1 水闸关闭下的水质转化驱动机制 17
2.3.2 水闸开启下的水质转化驱动机制 18
第3章 闸控河流水质多相转化数学模型研制 21
3.1 整体设计思路 22
3.2 研究对象选取及闸控河段概化 23
3.2.1 研究对象选取 23
3.2.2 闸控河段概化 24
3.3 考虑水闸调度作用的水动力学模型构建 27
3.3.1 闸控河段水动力学模型构建 27
3.3.2 过闸流量计算公式改进 28
3.4 水质多相转化数学模型构建 40
3.4.1 水质指标及其相互作用 40
3.4.2 水质迁移转化基本方程 42
3.4.3 吸附-解吸过程描述方程 43
3.4.4 沉降-再悬浮过程描述方程 44
3.4.5 水生生物生长-死亡过程描述方程 45
3.4.6 模型求解方法 45
3.4.7 输入条件设置 46
3.5 模型参数率定和验证 46
3.5.1 水动力学模型参数率定与验证结果分析 46
3.5.2 水质多相转化模型参数率定与验证结果分析 49
3.6 参数敏感性分析 55
3.7 小结 59
第4章 闸控河流水质多相转化规律分析 61
4.1 基于现场调度实验模拟结果分析 62
4.1.1 不考虑水质多相转化机制的水质模拟结果 62
4.1.2 考虑水质多相转化机制的水质模拟结果 65
4.1.3 藻类模拟结果 69
4.2 基于调度情景下的水质多相转化过程模拟分析 71
4.2.1 情景设置 71
4.2.2 情景模拟 72
4.3 水闸调度对水质多相转化的贡献率计算 77
4.3.1 水闸调度情景设计 78
4.3.2 情景模拟结果分析 78
4.3.3 水闸调度贡献率分析 84
4.4 不同调度方式下的主导反应机制分析 85
4.4.1 主导反应机制识别方法 85
4.4.2 不同调度情景下的主导反应机制分析 86
4.5 小结 88
第5章 闸控河流水质影响评估及量化关系构建 89
5.1 水闸调度对闸控河流水质影响的评估 90
5.1.1 调度情景设计 90
5.1.2 情景模拟 90
5.1.3 水闸调控对河流水质变化的影响分析 93
5.2 入河污染负荷对闸控河流水质影响的评估 94
5.2.1 入河污染负荷情景设计 94
5.2.2 不同入河污染负荷情景下的模拟结果 95
5.2.3 入河污染负荷对水质变化的影响分析 96
5.3 闸控河流水质主要影响因子识别及量化关系构建 97
5.3.1 闸控河流水质浓度变化率主要影响因子识别 97
5.3.2 溶解相COD 与主要影响因子量化关系构建 99
5.3.3 溶解相TP 与主要影响因子量化关系构建 100
5.3.4 溶解相TN 与主要影响因子量化关系构建 101
5.3.5 闸控河流水质浓度综合变化率量化关系构建 103
5.4 其他水闸水质浓度综合变化率的量化关系 105
5.4.1 周口闸的计算结果与量化关系 105
5.4.2 界首闸的计算结果与量化关系 106
5.4.3 阜阳闸的计算结果与量化关系 107
5.4.4 颍上闸的计算结果与量化关系 108
5.5 小结 109
第6章 水闸调度对水质改善的可调性 111
6.1 可调性的界定 112
6.2 可调性判别方法 112
6.2.1 总体思路 112
6.2.2 判别指标的选取及计算 113
6.2.3 判别标准 114
6.3 重点水闸的可调性判别 114
6.3.1 水闸调度情景设计 114
6.3.2 槐店闸可调性判别 115
6.3.3 周口闸可调性判别 116
6.3.4 阜阳闸可调性判别 117
6.3.5 颍上闸可调性判别 118
6.4 小结 119
第7章 闸坝建设对径流变化影响分析 121
7.1 研究思路与方法 122
7.1.1 研究思路 122
7.1.2 研究方法 122
7.2 径流序列筛选 125
7.3 径流序列趋势及突变分析 126
7.3.1 Hurst 系数法 126
7.3.2 径流序列趋势分析 127
7.3.3 径流序列突变分析 128
7.4 径流序列变异的主要影响因素 137
7.4.1 降水变化对径流序列变异的影响 137
7.4.2 下垫面变化对径流序列变异的影响 140
7.4.3 闸坝建设对径流序列变异的影响 142
7.5 小结 143
第8章 闸坝群作用下的水环境数学模型研制 145
8.1 研究区基本情况 146
8.1.1 研究区水系 146
8.1.2 研究区概化 146
8.2 闸坝群调度下的水动力学模型 147
8.2.1 水动力学模型构建 147
8.2.2 水动力模型参数率定 149
8.2.3 水动力模型验证 152
8.3 闸坝群水环境数学模型构建 154
8.3.1 研究区水质模型结构构建 154
8.3.2 水质模型参数率定 154
8.3.3 水质模型验证 156
8.4 小结 157
第9章 闸坝群联合调控下的水量水质影响 159
9.1 情景设计 160
9.2 不同来水条件下水量水质变化模拟过程分析 160
9.3 不同闸门开度下水量水质变化模拟过程分析 163
9.3.1 所有闸门开度降低50% 条件下水量水质变化模拟过程 163
9.3.2 部分闸门开度降低50% 条件下水量水质变化模拟过程 165
9.3.3 无水闸建设情况下水量水质变化模拟过程 167
9.4 相同来水条件下水量水质变化模拟过程分析 169
9.5 小结 172
参考文献 173
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