城市人工水體綜合效應(yīng)與調(diào)控

前言

　　進(jìn)入21世紀(jì)，世界范圍內(nèi)關(guān)于城市規(guī)劃和建設(shè)的理念繼續(xù)發(fā)生著改變，其中城市生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)更加得到推崇。城市中各種自然生態(tài)因素、技術(shù)物理因素和社會(huì)文化因素耦合體的等級性、異質(zhì)性和多樣性，城市物質(zhì)代謝過程、信息反饋過程和生態(tài)演化過程的健康程度，以及城市的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)、社會(huì)生活及自然調(diào)節(jié)功能的強(qiáng)弱和活力都得到了空前的重視。在建設(shè)對象上，從以物與事為中心轉(zhuǎn)向以人為中心；在建設(shè)關(guān)系上，注重城市自然生態(tài)與人類社會(huì)生態(tài)的關(guān)系、生態(tài)環(huán)境建設(shè)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)的關(guān)系、人居環(huán)境建設(shè)與景觀生態(tài)建設(shè)的關(guān)系。城市建設(shè)的目標(biāo)已從一維的社會(huì)經(jīng)濟(jì)繁榮走向財(cái)富、健康和文明的三維復(fù)合生態(tài)繁榮。　　在生態(tài)型城市的建設(shè)中，水作為生態(tài)循環(huán)過程的一種載體，起著獨(dú)一無二的作用。在鄭東新區(qū)的概念規(guī)劃中，水的概念和內(nèi)涵得到了充分地展現(xiàn)，龍湖水系的規(guī)劃理念是點(diǎn)睛之筆，精華所在。大面積水面的形成及諸運(yùn)河網(wǎng)絡(luò)的連接，與湖周建筑物及中心cBD建筑物相互輝映，集中反映了城市建設(shè)“以人為本”的思想理念，符合人與自然和諧共處、生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)生活協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展的總體要求。在這些理念和實(shí)踐不斷變化的過程中，也將不可避免地產(chǎn)生大量的技術(shù)難題，這些問題的出現(xiàn)和解決，不僅促進(jìn)了科學(xué)本身的進(jìn)步，也為現(xiàn)代化城市的建設(shè)提供了各類技術(shù)保障。　　龍湖湖體是一個(gè)以人工開挖為主的湖泊，水面面積6km。左右，水體體積約2700萬m3，相當(dāng)于一座中型水庫的規(guī)模。經(jīng)驗(yàn)及研究表明，較大面積和水體人造湖泊的形成，對局地的生態(tài)、環(huán)境、水文、地質(zhì)及氣候條件等都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。特別地，作為重要風(fēng)景和娛樂游覽區(qū)的龍湖，其水體水質(zhì)狀況如何、如何演化、如何保護(hù)，以及如何處理城市防洪和水質(zhì)保護(hù)的關(guān)系、如何實(shí)時(shí)調(diào)配水量，實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置和綜合利用，所有這些問題，都將直接影響到鄭東新區(qū)建設(shè)和城市管理運(yùn)行的成敗。所以，必須進(jìn)行專項(xiàng)研究，給出科學(xué)的解答并提供有效的解決措施。

內(nèi)容概要

本書介紹了現(xiàn)代城市人水和諧建設(shè)的基本概念，針對城市人工水體建設(shè)中存在的一系列科學(xué)問題提出了模型群耦合的思想，以人工水系為紐帶，集成中尺度天氣分析、地表水、地下水、水量水質(zhì)模擬技術(shù)，通過聯(lián)合運(yùn)用工程、生態(tài)與管理措施，分析了城市水生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)中生態(tài)環(huán)境保護(hù)、城市防洪、水資源綜合利用、水文化建設(shè)等相互關(guān)系，研究了水系統(tǒng)的演變規(guī)律，提出了一整套科學(xué)的研究方法和可行的實(shí)施措施。    本書可供從事水資源規(guī)劃、水環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃的科研、規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理人員參考，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)師生參閱。

作者簡介

　　董增川，男，1963年2月16日生，教授，博士，博士生導(dǎo)師?！　≈饕芯糠较?yàn)樗Y源系統(tǒng)規(guī)劃管理與可持續(xù)利用、防洪系統(tǒng)實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)及優(yōu)化調(diào)度等。提出了大系統(tǒng)優(yōu)化的背景分解協(xié)調(diào)方法，建立了水資源利用與社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬模型、水資源與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和諧度的評價(jià)指標(biāo)體系和評價(jià)分析方法、河道與水庫（群）及蓄滯洪區(qū)防洪聯(lián)合運(yùn)用的模型體系，開發(fā)了具有不同時(shí)空尺度與廣泛適應(yīng)性的區(qū)域水資源優(yōu)化配置決策支持系統(tǒng)及流域洪水實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)。承擔(dān)國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目專題、省部級重點(diǎn)科技項(xiàng)目30余項(xiàng)。發(fā)表論文140余篇，其中SCI、EI檢索論文13篇，出版專著2部。獲省部級教學(xué)獎(jiǎng)2項(xiàng)，科技進(jìn)步獎(jiǎng)3項(xiàng)。為江蘇省優(yōu)秀中青年科學(xué)技術(shù)帶頭人，享受國務(wù)院政府津貼。兼任聯(lián)合國教科文組織國際水文計(jì)劃中國國家委員會(huì)委員、國際水文科學(xué)協(xié)會(huì)（IHAS）中國國家委員會(huì)委員、教育部科學(xué)技術(shù)委員會(huì)委員、中國地理學(xué)會(huì)水文地理專委會(huì)副主任、中國水力發(fā)電學(xué)會(huì)水文泥沙專委會(huì)副主任、中國海洋湖沼學(xué)會(huì)理事、《水文》、《水資源保護(hù)》、《湖泊科學(xué)》、《河海大學(xué)學(xué)報(bào)》期刊編委會(huì)委員等。

書籍目錄

“城市人工水體建設(shè)叢書”序前言第1章 緒論  1.1 現(xiàn)代城市人水和諧的理念  1.2 城市人工水體建設(shè)的科學(xué)問題    1.2.1 氣象效應(yīng)    1.2.2 水文地質(zhì)、工程地質(zhì)的影響    1.2.3 防洪功能    1.2.4 水生態(tài)環(huán)境保護(hù)    1.2.5 水質(zhì)演化和保護(hù)    1.2.6 水資源綜合利用第2章 城市水系統(tǒng)模型群耦合模擬技術(shù)  2.1 鄭東新區(qū)水系    2.1.1 地理位置    2.1.2 鄭東新區(qū)概念規(guī)劃概述    2.1.3 龍湖水系概述  2.2 研究內(nèi)容描述  2.3 模型群耦合模擬系統(tǒng)  2.4 研究方法與關(guān)鍵技術(shù)    2.4.1 研究方法    2.4.2 關(guān)鍵技術(shù)第3章 陸地水體的氣象效應(yīng)  3.1 陸地水體的氣象效應(yīng)研究現(xiàn)狀    3.1.1 陸地水體氣象效應(yīng)的觀測研究進(jìn)展    3.1.2 陸地水體氣象效應(yīng)的理論研究進(jìn)展    3.1.3 陸地水體氣象效應(yīng)的數(shù)值模擬研究進(jìn)展  3.2 陸地水體氣象效應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)理論    3.2.1 陸地水體的動(dòng)力學(xué)理論    3.2.2 陸地水體的熱力學(xué)理論  3.3 陸地水體氣象效應(yīng)觀測事實(shí)    3.3.1 水系對氣象因子的影響分析    3.3.2 水陸的交互影響分析  3.4 水體環(huán)境效應(yīng)的數(shù)值模擬方法    3.4.1 陸地水體環(huán)境效應(yīng)的二維非靜力平衡數(shù)值模擬    3.4.2 城市水體環(huán)境效應(yīng)的三維數(shù)值模擬  3.5 龍湖水體氣象效應(yīng)的數(shù)值模擬應(yīng)用研究    3.5.1 龍湖水體氣象效應(yīng)敏感性數(shù)值試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)    3.5.2 龍湖水體氣候效應(yīng)結(jié)果分析第4章 人工水體的地下水效應(yīng)與地質(zhì)災(zāi)害分析  4.1 地下水運(yùn)動(dòng)描述  4.2 研究區(qū)工程地質(zhì)條件分析    4.2.1 滲透穩(wěn)定性問題    4.2.2 邊坡(基坑)穩(wěn)定性分析  4.3 淺層地下水?dāng)?shù)值模擬與預(yù)測    4.3.1 水文地質(zhì)模型概化    4.3.2 數(shù)學(xué)模型及求解    4.3.3 模型校正與驗(yàn)證    4.3.4 成湖方案的預(yù)測與優(yōu)化  4.4 人工水體地質(zhì)災(zāi)害分析    4.4.1 湖體開挖后的滲漏問題    4.4.2 農(nóng)田浸沒及次生鹽漬化問題    4.4.3 湖體開挖的穩(wěn)定性問題第5章 城市雨洪模擬  5.1 城市化及城市洪澇災(zāi)害的特點(diǎn)    5.1.1 城市化的水文響應(yīng)    5.1.2 城市洪澇災(zāi)害  5.2 城市區(qū)產(chǎn)流計(jì)算模型與方法    5.2.1 水面產(chǎn)流計(jì)算    5.2.2 水田產(chǎn)流計(jì)算    5.2.3 旱地產(chǎn)流計(jì)算    5.2.4 城鎮(zhèn)產(chǎn)流計(jì)算    5.2.5 總產(chǎn)流量計(jì)算  5.3 城市區(qū)匯流模型與方法  5.4 城市雨洪模型簡介    5.4.1 蓄水、處理、溢流模型    5.4.3 沃林福特模型    5.4.4 伊利諾排水模型  5.5 龍湖水系與城市防洪關(guān)系研究    5.5.1 研究內(nèi)容    5.5.2 研究路線    5.5.3 計(jì)算方法    5.5.4 龍湖水系規(guī)劃    5.5.5 計(jì)算結(jié)果    5.5.6 主要研究結(jié)論第6章 城市水系生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建  6.1 水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的基本理論    6.1.1 水陸交錯(cuò)帶理論    6.1.2 湖泊生態(tài)系統(tǒng)氮、磷循環(huán)理論    6.1.3 水生態(tài)系統(tǒng)能值轉(zhuǎn)換理論    6.1.4 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)思想  6.2 水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的技術(shù)體系    6.2.1 水生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想    6.2.2 水生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)路線    6.2.3 龍湖生態(tài)系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)  6.3 龍湖水生生態(tài)系統(tǒng)具體方案設(shè)計(jì)    6.3.1 環(huán)湖帶生態(tài)設(shè)計(jì)方案    6.3.2 湖體生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案  6.4 水環(huán)境生態(tài)保護(hù)效益分析    6.4.1 湖岸帶子系統(tǒng)生態(tài)保護(hù)效應(yīng)    6.4.2 湖體子系統(tǒng)生態(tài)保護(hù)效應(yīng)    6.4.3 龍湖水環(huán)境生態(tài)保護(hù)工程系統(tǒng)效益分析  6.5 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析  6.6 水環(huán)境保護(hù)應(yīng)急方案    6.6.1 應(yīng)急技術(shù)措施    6.6.2 應(yīng)急組織措施  6.7 龍湖生態(tài)工程實(shí)施與運(yùn)行管理    6.7.1 龍湖生態(tài)工程的概述    6.7.2 龍湖水環(huán)境輔助生態(tài)措施    6.7.3 龍湖生態(tài)工程實(shí)施技術(shù)支撐    6.7.4 龍湖水生態(tài)保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行管理方法    6.7.5 研究結(jié)論第7章 水環(huán)境要素演化規(guī)律分析  7.1 水量水質(zhì)聯(lián)合模擬數(shù)學(xué)理論和方法    7.1.1 河網(wǎng)非穩(wěn)態(tài)水量水質(zhì)數(shù)學(xué)模型    7.1.2 二維非穩(wěn)態(tài)水量水質(zhì)數(shù)學(xué)模型    7.1.3 水質(zhì)參數(shù)的分析  7.2 龍湖水系水環(huán)境要素模擬問題描述    7.2.1 水環(huán)境要素模擬標(biāo)準(zhǔn)    7.2.2 污染源調(diào)查與分析    7.2.3 水文設(shè)計(jì)條件分析  7.3 工程調(diào)控措施  7.4 龍湖水體工程調(diào)控措施的應(yīng)用及影響分析    7.4.1 龍湖水體研究問題概述    7.4.2 工程調(diào)控措施對龍湖湖體的水環(huán)境影響分析    7.4.3 工程調(diào)控措施對港汊的水環(huán)境影響分析    7.4.4 不同湖深方案綜合調(diào)控措施的水環(huán)境影響分析    7.4.5 推薦方案第8章 水資源綜合利用  8.1 城市水資源利用的研究動(dòng)態(tài)及發(fā)展?fàn)顩r    8.1.1 城市污水和雨水利用的可行性研究    8.1.2 國外城市污水及雨水資源利用的發(fā)展概況    8.1.3 國內(nèi)城市污水及雨水資源利用的發(fā)展概況  8.2 城市水資源綜合利用途徑  8.3 城市水資源綜合利用方案研究    8.3.1 城市雜用水利用    8.3.2 生態(tài)景觀利用    8.3.3 農(nóng)業(yè)灌溉利用    8.3.4 地下水回灌利用    8.3.5 工業(yè)利用  8.4 鄭東新區(qū)水資源綜合利用    8.4.1 研究背景    8.4.2 城市生活污水資源利用    8.4.3 龍湖水體資源綜合利用    8.4.4 雨水資源利用    8.4.5 研究結(jié)論與建議第9章 城市水文化建設(shè)  9.1 水文化內(nèi)涵    9.1.1 水文化概念    9.1.2 水文化內(nèi)容    9.1.3 水文化特征  9.2 水文化建設(shè)    9.2.1 水文化建設(shè)原則    9.2.2 水文化建設(shè)方法    9.2.3 水工生態(tài)修復(fù)工程  9.3 水文化發(fā)展    9.3.1 天人合一    9.3.2 自然循環(huán)大系統(tǒng)保護(hù)  9.4 龍湖水文化建設(shè)研究實(shí)例    9.4.1 歷史文化的傳承    9.4.2 歷史與現(xiàn)代文明的交融參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　1.1　現(xiàn)代城市人水和諧的理念　　水是城市的靈魂，歷史證明，依山傍水的城市(即山水城市)能最大程度地符合人類的聚居功能和城市的綜合文明，因而能夠長盛不衰。中國古代人居環(huán)境的形成和建筑的發(fā)展，從生境相地，到邑、郊、野、林的結(jié)構(gòu)模式，最后到山水城市，具有天、地、人合一的東方特有的哲學(xué)和文化，是城市文明可持續(xù)發(fā)展的可靠途徑。但是隨著經(jīng)濟(jì)的猛增，工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，人口急劇膨脹，等等，所有這些都加劇了環(huán)境的惡化，形成了城市擴(kuò)展擠占綠地，地下水超量開采，植被退化，生態(tài)建設(shè)嚴(yán)重滯后的悲觀畫面。城市生態(tài)綠地空間的減少大大降低了自然系統(tǒng)的生態(tài)效益，市區(qū)空氣環(huán)境質(zhì)量特別是懸浮顆粒物和降塵常年處于污染狀態(tài)，氮氧化物、二氧化硫等常有不同程度的污染，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與建設(shè)難以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。合理利用和調(diào)控水資源、統(tǒng)籌人與自然和諧發(fā)展，是21世紀(jì)建設(shè)以人為本生態(tài)城市的迫切要求。　　和諧一指人與人之間，二指人與自然之間。強(qiáng)調(diào)和諧乃因其為萬物發(fā)展之前提。《中庸》中說：“政中和，天地位焉，萬物育焉”。人水和諧要求矛盾的雙方能夠統(tǒng)一在一個(gè)平臺上協(xié)調(diào)運(yùn)作和經(jīng)營，使社會(huì)在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)，又不失去其生機(jī)盎然的活力面貌。錢正英在論述新的治水理念時(shí)曾提出：在防止水對人類侵害的同時(shí)，特別注意人類對水的侵害。強(qiáng)調(diào)在治水的同時(shí)還要尊重水的自然生存規(guī)律，實(shí)現(xiàn)人與水的共存。因此，現(xiàn)代城市人水和諧既要使水服務(wù)于城市的經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)展，又要使社會(huì)的各個(gè)組成元素促進(jìn)水生態(tài)的進(jìn)步?！　∷畣栴}是人類共同面臨的挑戰(zhàn)，追求人水和諧是人類共同的目標(biāo)。人水和諧涉及水與社會(huì)、水與經(jīng)濟(jì)、水與生態(tài)等多個(gè)方面。因此，對于現(xiàn)代城市人水和諧的理念，需要從多方面考慮其基本內(nèi)涵。

編輯推薦

　　《城市人工水體綜合效應(yīng)與調(diào)控》可供從事水資源規(guī)劃、水環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃的科研、規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理人員參考，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)師生參閱?！　∷且话央p刃利劍，它可以滋養(yǎng)人類，但同時(shí)又給人類的生存安全帶來危機(jī)——水資源短缺、洪澇災(zāi)害、水環(huán)境危害等。目前，通過水體的特殊調(diào)節(jié)作用改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)、社會(huì)生活及自然環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一的城市發(fā)展理念在世界范圍內(nèi)得到共識，因此應(yīng)加強(qiáng)城市人工水體的合理利用與調(diào)控，發(fā)揮其綜合效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)人水和諧。

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