Ecological engineering analysis and eco-hydrodynamic simulation

of tidal rivers in Shenzhen City of China

Hongbing Luoa,b,f, Gu Huangc, XiaomingWud, Jian Penge, Xiaoying Fub, Lin Luob,∗

Ecological Engineering 35 (2009) 1129–1137

journal homepage: www.elsevier.com/locate/ecoleng

Abstract

沿海城市的潮汐河流應該加強評估和管理，特別集中在生態，為了保持和加強河流的生態結構功能。

可用於基礎的控制上，模擬潮水流通模型，追踪污染物的分佈並預測潮水流通。

利用這個模型的結果，適當的利用潮汐能，促進有效的水體交換，從而改善潮汐河流的水質。

適當的選擇植物群落的生態工程法可以進一步改善環境。且根據模擬結果，可以決定人工濕地的最佳地點。

Introduction

試區位於中國深圳市寶安區的辛鎮河，大鏟海灣，西鄉河

生態工程總體考慮

MIKE-11 模擬分析

生態需水量

MIKE-11

由丹麥水文研究所開發是一種廣泛使用的流體一維模型，基本的 MIKE- 11 是由基礎的連續方程（質量守恆 (1) ）和動量守衡（牛頓第二定律 (2) ）所發展的均衡器。

其中 h 是在時間 t 的潮汐水位， Q 是在時間 t 的體積流量 ; A 是潮汐河流在時間 t 的截面面積， R 是流體力學半徑， C 是逕流係數 ( 明渠水力 ) ，g 是重力加速度， x 是位置坐標 ; t 是時間。

MIKE-11 生態用水量

其中 Z 是江水水位， B 是河道寬， K 是水文模擬流量， U 是在河流水流速度， E 是縱向混合係數， S 是污染源，和 SK 是污染物衰減係數。輸入邊界的上游是 C0(t) ，輸出邊界條件∂ C/∂n= 0 ，其中 n 是粗糙度（ RHED ， 1995 ）。水生態景觀所需的流量，可取決於以下經驗公式

其中 H 是生態用水的深度（ m ）， L 是需要水的河段長， n 為係數

污染物的分佈特徵 12 個採樣點，根據城市規劃選擇港池開挖線，可以模擬未來潮汐水流和污染物的分佈情況。

MIKE-11 模擬潮汐流通結果，污染物的分佈特徵可確認污染物相對濃度的 12 處採樣點在 Big Shovel Bay 的分佈

Xinzhen River and bi-boundary rivers 的潮水流通位置

Results and discussion

深色部份為高累積污染的汙水

Results and discussion

漲潮時，水門 1 會開啟此時水門 2 關閉，當達到平均水位 2.33公尺才會關閉，等到退潮，水門 2 開啟水門 1 關閉將水排出。

藉由潮汐將海水引入淡化河流中的污染物質。

Results and discussion

退潮後的排水雖然已被海水稀釋，但污染量依然存在，此時可以配合生態景觀工程實施生態淨化工程或人工濕地工程

生態需水量方面，考量當地氣候條件，固戌污水處理廠處理過後的水藉由管線引導至辛鎮河上游，以維持生態最低需水量的水位

Results and discussion

Results and discussion

Conclusion

生態流體力學可以控制潮汐防止污染物直接出海，以減少海濱城市的污染。透過建立水利設施等連接渠道，水閘，並適當操作，潮汐能有效地導致水體交換，改善在濱海地區的河流水質。

海濱河流有必要計算生態需水量。詳細的工程設計，污水處理廠的淨化水可以重複使用成為上游的河流的生態需水。

根據模擬結果可以在填海土地中選擇適當的地點做生態工程。潮汐水的淨化也可以利用水生植物系統配合生態景觀工程包括土著植物非土著植物物種。人工濕地，特別是紅樹林在沿海城市，也可以改善水質。

簡報結束