高速鐵路特大橋建設(shè)對湖泊水環(huán)境影響的綜合模擬研究.pdf

1、鐵路屬于大型線性工程，是國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施，在各國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。高速鐵路是全球運用廣泛的交通體系，并保持高速增長，它具有建設(shè)選線復(fù)雜、工期較長、跨越多處地表水體等特征，在施工環(huán)境中，各種有害因素很容易造成水體環(huán)境污染，破壞水體的自凈能力甚至影響水生生物及生態(tài)環(huán)境。尤其是湖泊，由于其平面形態(tài)相對閉合、水流相對緩慢等原因，受外部因素的影響十分強(qiáng)烈，對環(huán)境干擾特別敏感。我國擁有世界最大規(guī)模以及最高運營速度的高速鐵路網(wǎng)，不僅需要掌握

2、先進(jìn)的高鐵技術(shù)，而且高鐵建設(shè)的環(huán)境保護(hù)研究也十分重要。
　　為了探尋和評估高鐵建設(shè)過程中合適的施工環(huán)保措施，保護(hù)生態(tài)敏感水體，本論文密切結(jié)合了高鐵應(yīng)用發(fā)展過程中選線的特征環(huán)境和工程實例，在京滬高鐵陽澄湖特大橋的建設(shè)跨越太湖流域第三大淡水湖——陽澄湖的區(qū)域測定了大量水質(zhì)指標(biāo)并收集了歷史水文水質(zhì)數(shù)據(jù)，建立了二維動力學(xué)模型及水質(zhì)模型，分析討論了不同施工方案條件下，湖泊流場及水質(zhì)的變化規(guī)律，提出了針對湖泊數(shù)值模擬的綜合模擬方法及模型適用的

3、參數(shù)，結(jié)合京滬高鐵的工程實例分析實際施工過程對水環(huán)境及水生生物的影響。
　　陽澄湖是蘇州市重要的飲用水源地、戰(zhàn)略備用水源地，又是集水生生物（大閘蟹等）繁殖、工業(yè)、農(nóng)灌、觀光、防洪、運輸多種功能的湖泊。因此，該區(qū)域的水環(huán)境保護(hù)意義重大。本文將京滬高鐵跨越的生態(tài)敏感水體——陽澄湖作為模擬研究的對象，采用了基于GIS的空間計算方法和邊界流量修正算法，根據(jù)能量守恒和質(zhì)量守恒的原理，對陽澄湖特大橋擬選的兩種施工方案:(1)雙排圍堰，(2)鋼

4、棧橋，條件下的湖泊水環(huán)境建立了數(shù)值模型，分析了湖泊的“流場”及“SS濃度場”變化，采用了統(tǒng)計學(xué)中的R2和P值分析實測值與模擬值之間的關(guān)系，逐步校準(zhǔn)模型中各項參數(shù)，使R2值在校準(zhǔn)階段達(dá)到0.726，驗證階段R2達(dá)到0.799，取得了理想的模擬效果;對特大橋建設(shè)期及選用的施工方案拆除后的水生生物種類數(shù)量進(jìn)行了分析，探討了水生生物與流場、水質(zhì)的關(guān)系，進(jìn)一步分析了特大橋建設(shè)對該湖泊的特征養(yǎng)殖物的影響，得出了分段式雙排圍堰不僅將施工過程與水體隔離

5、，而且未對湖區(qū)整體和圍堰附近的流向產(chǎn)生明顯影響，該施工方案下，湖泊局部地帶的流速降低了0.04m/s～0.1 m/s，而施工階段泄漏期SS的峰值僅為棧橋方案的8％～20％，最大限度地避免了建設(shè)性排污和事故性排污，有效保護(hù)了區(qū)域的生態(tài)水環(huán)境。
　　本文模擬研究工作主要包括如下幾個方面:
　　(1)提出了運用幾何計算及圖像特征值的可視化空間分析來判斷湖底地形、水深及水域面積的關(guān)系，以確定采用二維模型計算，減少了通過局部測量水深來

6、湖底地形的誤差，運用GIS處理DEM的圖形與數(shù)字信息，選擇模型;
　　(2)采用SWAT的水平衡方程，對于陽澄湖支流較多（支流數(shù)量超過50條），且支流的水文數(shù)據(jù)缺乏的問題，充分使用了地形、氣象、土壤等數(shù)據(jù)，計算得出總流量數(shù)據(jù)，修正了邊界條件的進(jìn)出水總量，客觀的修正了邊界條件，提高了模型計算的可信度;
　　(3)將模擬劃分的時段與圍堰、棧橋的建設(shè)周期設(shè)置一致，且調(diào)整模型中概化的分段式圍堰大小里程構(gòu)筑物及棧橋鋼管樁數(shù)量、間距均與