乡村水系连通性评价体系研究成果

研究水系连通性，构建水系连通网络，既可提高水资源统筹调配能力和防洪能力，又可改善水力连通、加速水体流动，增强水体自净能力。我国长期以来缺乏全面系统的乡村水系连通和水生境修复导则，缺少乡村水系连通和水生境评价的科学方法，而且关于水系连通度对水生境影响的研究甚少。本研究对乡村水系连通前后的水生境状况进行数值模拟，探究水系连通度与水生境状况的关联性，提出合适的技术手段修复或重建水生境。

1.模型工具介绍

在研究河流的水动力问题时，模型选择通常取决于研究对象的特征、研究目的以及实际需求。本书研究目的是揭示平原河网水系连通状况对河流水质的影响，重点研究水系连通程度及河道连通路径两个影响因素，为研究长三角平原乡村地区的水系治理与水环境改善提供参考依据。为实现该目标，首先需要研究河流水动力状态与河网的水量平衡，然后进一步做河道形状、河流走向与水体环境质量的相关性分析，根据分析结果提出乡村河网水系连通工程的指导方案。河流水动力学的理论研究仍处于不断深入与完善的过程，模型选择前需要先确定研究区域范围与适用条件。目前常用水动力-水质耦合模型的对比分析见表3.1。

表3.1　常用水动力-水质耦合模型

（续表）

2.案例概况及分析

1）水系状况

常熟地处长江流域下游，属太湖水系。境内沉海圩乡村湿地公园西接望虞河，水系通过望虞河连接到太湖和长江，河网密布，河道纵横交织。研究区水域总面积0.113 52 km2，有大小河道14条，总长3 775 m，水系格局如图3.1所示。主河道南北走向，共4条，总长1 871 m，主河1贯穿南北，支河2、支河3、横河3、横河1先后汇入其中；支河1汇入横河4，横河4与横河2汇入主河2；河流走向如图3.2所示。沉海圩乡村湿地公园三维地形图如图3.3所示，研究区域水网周边的数字高程地形图如图3.4所示，等高距设置为0.1 m。可以看出，研究区域地势平坦，除建筑、道路、田埂等地势稍高，整体地面高程相近，水系周边区域大致呈现出南北走向北高南低、东西走向东高西地的态势，与河流流向相同。

沉海圩乡村湿地公园各河流的特性如表3.2所示，表中水域面积与河流正常水位相对应。实地调研中发现，由于当地发展及建设需要，近几年研究区域部分河流被人工分隔或合并，在梅雨季节河流水位上涨时，易淹没路面（见图3.5），现水系连通情况如图3.6所示。邻近河流水位相平，养殖塘3与横河4之间被田埂隔开；横河1与横河2、养殖塘3与主河1被道路分隔，采用暗管相连，管内淤积严重，通道堵塞，几乎不流动，如图3.7所示；主河2与主河4、横河3与横河4在建设过程中也被道路隔开，但未采取工程措施连通河道，如图3.8所示。

图3.1　研究区域水系图

图3.2　研究区域河流流向

图3.3　研究区三维地形图

图3.4　研究区数字高程地形图

图3.5　被淹没的路面

图3.6　研究区域水系连通现状

图3.7　暗管相连的河道

图3.8　被分隔的河道

表3.2　研究区域水系状况汇总

（续表）

2）模型工具确定

本书研究对象为乡村水系，河道断面复杂多变，底坡变化无规律，水文资料缺乏，季节性特点突出，水污染较为严重。据此，模型选择优先考虑Mike模型及FVCOM模型，两者均采用非结构化网格划分方法，可精确模拟复杂地形，且模型各模块可自由组合，便于选择模拟对象。维数代表模型计算方法在空间尺度上的变化，三维模型所需的数据精确度高、数据量较大。本书研究水域总面积0.113 52 km2，流域面积较小，不利于三维模型的使用，而FVCOM模型为三维模型，因此本研究选择Mike模型。模型维度的选择根据两个维度的计算原理及其他性能（见表3.3）决定。

表3.3　Mike软件一维模型与二维模型性能比较

（1）一维模型。通常采用圣维南方程（Saint-Venant Equation）描述一维流动的数学模型，符合静水压力假设。

式中：

Q——过水流量，m3/s；

x——距离坐标；

A——过水断面面积，m2；

t——时间坐标；

q——旁侧入流，入流为正，出流为负，m3/s；

α——动量修正系数；

g——重力加速度，m2/s；

h——水位，m；

C——谢才系数，m1/2/s；

R——水力半径，m。

（2）二维模型。基于三向不可压缩和Reynolds值均布的Navier-Stokes方程，并符合Boussinesq假定和静水压力假设。

连续方程：

x方向的动量运输方程：

y方向的动量运输方程：

湍流动能输运方程：

湍流耗散输运方程：

湍动能产生项：

式中：

u、ν——x、y方向的流速分量，m/s；

g——重力加速度，m2/s；

z——水位，m；

H——水深，m；

ρ——水的密度，kg/m3；

n——河床底部糙率；

k、ε——深度平均的湍流动能及其耗散率；

γeff——有效黏性系数；

μ——分子动力黏性系数；

μt——漩涡运动黏性系数；

C——水流输送的水质变量浓度，mg/L；

SC——污染物源项；

Sk——与物质浓度有关的生化反应项；

Cμ、Cε1、Cε2、σk、σε、σC——湍流经验常数。

Mike11是针对天然河道的专业软件，可处理分汊河道、环状河网以及冲积平原的准二维水流模拟，被广泛应用于河口、河流、河网的水量模拟，适用于河流流速较小的小型河道；而研究区域属于平原河网地区，河流多为天然河道，河流短小，资料匮乏，本书的研究方向也偏向于河道纵断面，因此，本书选用Mike11模型。

3.水动力模型构建与模拟

1）河道形状概化

水深是开展河流水动力数值计算的基础数据。对河流进行水动力模拟，必须对研究范围内的河网进行合理概化，要求能够基本反映天然河网的水力特征，即概化后的河网在输水能力与调蓄能力方面与实际河网相接近。概化过程中需考虑地形条件，一般情况下在众多河道交汇处，如果交汇范围不大可以概化成节点（即不考虑交汇范围内的槽蓄、水位差等），如果交汇范围较广阔，就要作为调蓄点来考虑。

（1）河网地形概化。河道地形资料是进行河道模拟计算的基础，河道地形概化精确与否，直接影响到模型能否真实反映河道的自然特征。河网概化根据研究区域CAD图来确定河道长度及地理位置，将CAD图转换为*.bmp格式后导入模型作为底图，绘制河流，结合实地调研资料输入河道里程及河流流向，概化的河网如图3.9所示，共14条河流。

（2）河道断面概化。天然河道断面为不规则断面，且断面沿程不规则变化。对天然河道，河道概化为m 个串联的河段，相邻河段断面形状不同。计算断面的选择则应考虑河床沿程的变化与河道走向的变化，河网中常会遇到曲折河段，要以尽量满足断面间水流符合一维渐变流的假定，拐点处需选取断面。对于个别突然扩大或突然缩小的断面，计算中考虑计入局部阻力。沉海圩乡村湿地公园水系多为天然河道，本研究采用RISEN-SFCC手持便携式超声波测深仪在各断面高密度测量多点水深（见图3.10），根据河深和河岸到水面的距离差，以河面为基准面反推河底高程与河道断面形状，耗时两个月实测河道断面427个。

图3.9　研究区域河网概化图

图3.10　实测河道断面

（a）水深仪校准 （b）实地测量断面

河道断面的水力半径类型一般根据经验和水力学特性选择：深窄型河道，阻力半径计算的特性流量往往偏大，模型中选用水力半径；存在明显滩区的河道，使用阻力半径。

2）参数率定与模型校核

（1）稳定状态下的水位值。研究区域属于平原河网地区，地势平坦，河道断面概化时以水面为基准面，将所有河道的水面高程均设置为0，故模拟稳定时模拟水位应为0。HD模块初次模拟完成，如图3.11所示。

图3.11　HD模块计算完成

（2）水位的时间序列。模型中给定的水力边界均为常数列，故适用模型任一计算断面的水位变化应接近水平线，初步率定结果中有部分河流的水位变化不合要求（见图3.12），需进一步调整率定参数校核模型。水动力模块成功率定后水位时间序列变化值如图3.13所示。

图3.12　需进一步率定的河流

图3.13　成功率定河流

4.水质模型构建与校核

1）水质监测

（1）污染源分析。通过对研究区域河流的水质分析，可从宏观上把握研究区域水系的水质状况，为将水质模型的校核提供数据支撑。经实地调研，沉海圩乡村湿地公园北侧与南侧均建设了闸门，人工调节区域水位，截断了研究区域南北两端外源污染的输入，研究区域内的两家纺织工厂自2017年3月完成业务调整后不涉及工业污水排放。因此，区域水体的污染主要来源于地表径流污染、农业面源污染以及农村生活污水污染。

（2）监测指标和监测断面布设。

①监测指标。本书研究的监测时间段为2016年12月、2017年5月和2017年9月。根据《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）、《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB 4287—2012）与研究区域水系实际情况，对监测断面位置及监测指标做出灵活调整，每次监测均设有4个指标：氨氮、总磷（TP）、总氮（TN）、化学需氧量/高锰酸钾指数。研究区域内工厂停止排污后，河流水体中有机物的检测选择高锰酸盐指数。②监测断面布设。由于研究区域河流的上下游都基本设置为闭边界，本书研究重点是河道水系连通与否对地表水环境质量产生影响，侧重水动力与水质间的关系。因此，水质监测取样断面的布设选择水文特征突然变化处（如支流汇入处）和水质急剧变化处（如排污点）。

2）参数率定与模型适用性分析

参数率定是模型构建的关键步骤，通过模拟数据与实测数据对比分析，逐步调整AD模块扩散系数及EU模块部分参数，使模拟值与实测值贴近。参数率定过程中发现，由于当前研究区域水系尚未完全连通，存在3个小型河网与两个单独河道，其水质现状相差过大，故其初始计算条件不能简单地直接取平均值，而应分开模拟各未连通水系，率定扩散系数等参数。由于缺少实测数据，本次模拟参数率定分为两步。

（1）扩散系数与状态变量率定。扩散系数与状态变量的率定根据模型计算初步稳定时刻的总氮与总磷浓度的模拟值数据，模型参数率定过程中12个断面TN和TP浓度的模拟值和实测值的对比分别见图3.14、图3.15，断面编号如图3.16所示。TN指标各断面模拟值与实测值的平均相对误差为-5.97%，TP指标各断面模拟值与实测值的平均相对误差为-4.87%。TN与TP指标模拟值与实测值吻合度较高，可视为扩散系数与状态变量设置合理。

图3.14　第一次率定时的TN模拟值与实测值

图3.15　第一次率定时的TP模拟值与实测值

图3.16　断面编号

（2）常量率定。富营养化模型常量参数率定选择2017年9月的实测数据，模拟时段为2017年5月21日至9月26日。此次率定TN和TP浓度的模拟值与实测值的对比分别见图3.17、图3.18，断面编号如图3.19所示。

TN指标各断面模拟值与实测值的平均相对误差为-14%，TP指标各断面模拟值与实测值的平均相对误差为-8.9%。由图3.17可看出：7号、10号、12号和13号断面TN模拟值与实测值差异较大，造成该现象的原因可能是模拟时间段内研究区域内曾有强降雨；7号、10号和12号断面所在河道受降雨带来的径流污染，使得TN浓度增大；13号断面所在河道外围为多植被滩地，降雨期间水位升高，水域面积增大，浓度减小，而本书模型构建未考虑降雨径流作用。由图3.18可看出，6号、12号和13断面TP指标模拟值相与实测值相差较大，原因同上。TN与TP指标各断面模拟值与实测值平均相对误差较小，可视为常量参数设置合理，模型具有适用性。

图3.17　第二次率定时的TN模拟值与实测值

图3.18　第二次率定时的TP模拟值与实测值

图3.19　断面编号

5.模拟结果及分析

1）水系结构连通度评价

根据已有研究，借鉴地理网络中连通性测度概念及景观破碎化理论，本书选取其中的水系环度α指数、节点连接率β指数和水文连接度γ指数来描述水系的连通状况，计算如式3.8所示。节点为河流交汇点及上下游端点，河链为相邻两个节点之间的河道，亚图中任意一点到其他各点之间至少有一条连通路径，否则此图可分若干亚图。由式3.8可看出，水系环度、节点连接率都只与河链数和节点数相关，节点数不变时，河链数越大，水系环度与节点连接率越高，河链数不变时，节点数越小，水系环度与节点连接率越高；水文连接度与三个参数均相关，与河链数、亚图数成正相关，与节点数呈负相关。

长三角乡村地区水网密布，但河道零散，从而更清晰地反映区域水系连通状况，在参照《城市水系规划导则（SL431—2008）》等技术标准和国内外具有一定代表性的城市现状值或规划值基础上，结合平原河网地区实情给出乡村水系连通的评价标准（见表3.4），本书参考此标准模拟研究不同水系连通程度下河流的水质状况，水质指标选择具有代表性的总氮、总磷指标。

式中：

α——反映河网水系实际成环水平的指标；

β——反映河网水系中每个节点连接水系能力强弱的指标；

γ——反映河网水系中河链之间相互连接能力强弱的指标；

L——河链数；

V——节点数；

p——河网的亚图数。

表3.4　水系连通状况评估标准

沉海圩乡村湿地公园河网的节点数及河链数从图3.20中可判断；河链数L=23，节点数V=28，亚图数p=5，河网水系连通指标值如表3.5所示。

表3.5　沉海圩乡村湿地公园水系连通现状

由表3.5可看出，研究区域当前的水系连通状况较差，河道零散，水系不成环，节点连接率低，水文连接度水平仍有进一步提高空间。

图3.20　研究区域河网概化图

2）不同水系连通度下的河流水质

平原河网地区水系连通与否及连通程度对河流水质会产生较大的影响，下面分别从水系环度、节点连接率、水文连接度、水系连通综合修正值4个方面模拟分析水系连通程度对河流水质的影响。

（1）不同水系环度下的河流水质。为研究不同水系环度下研究区域河网水质状况，连通方案尽量选择节点连接率、水文连接度指标值接近或处于一个等级标准的组合进行模拟分析。此次模拟选择四组组合，水系环度依次为差、中、良、优。模拟时段设定为5月21日至9月26日。

组合1为一组交叉河道在河流交汇处相连，河网中无环路，如图3.21所示；组合2为一组上下游河道和两组交叉河道连通，交叉河道均在非交汇处相连，河网中存在一个环路，如图3.22所示；组合3为一组平行河道与三组交叉河道连通，交叉河道均在非交汇处相连，如图3.23所示；组合4为两组平行河道与四组交叉河道连通，河网中存在6个环路，如图3.24所示。不同水系环度下的水系连通指标值如表3.6所示。

表3.6　不同水系环度下的水系连通状况

图3.21　组合1

图3.22　组合2

图3.23　组合3

图3.24　组合4

不同水系环度下，TN、TP模拟值的对比分别见图3.25和图3.26。从图中可看出，水系环度等级为差或优时，TN指标整体改善效果较好，TP指标整体改善效果较好；水系环度等级为中或良时，TN浓度未降低，TP指标降解效果较强。总体来看，无机氮为河流水体氮元素主要存在形态时，河网形态为树状河网（无环路）或水系环度等级为优的环状河网时，河流TN浓度较低；有机磷为河流水体磷元素主要存在形态时，河网形态为水系环度等级为中或良的环状河网时，河流TP浓度较低。

图3.25　不同水系连通度下的TN模拟值

图3.26　不同水系连通度下的TP模拟值

（2）不同节点连接率下的河流水质。为研究不同节点连接率下研究区域河网水质状况，连通方案尽量选择水系环度、水文连接度指标值接近或处于一个等级标准的组合进行模拟分析。因水文连接度为优时，水系环度等级与其他三组相差过大，此次模拟选择三组组合，水文连接度依次为差、中、良。模拟时段设定为5月21日至9月26日。

组合5为一组平行河道，三组交叉河道连通，一组河道在交汇处相连，河网中存在一个环路。如图3.27所示。组合6为一组平行河道，一组上下游河道，三组交叉河道连通，一组河道在交汇处相连，河网中存在一个环路，如图3.28所示。组合7为两组平行河道、一组上下游河道、三组交叉河道连通，交叉河道均在非交汇处相连，河网中存在三个环路，如图3.29所示。不同节点连接率下的水系连通指标值如表3.7所示。

图3.27　连通主河2与主河3，主河1与养殖塘3、横河4、横河2

图3.28　连通主河2与主河3、4，主河1与养殖塘3、横河4、横河2

图3.29　连通横河4与养殖塘3，主河2与主河3、4，主河1与横河4、养殖塘1和3

表3.7　不同节点连接率下的水系连通状况

不同节点连接率下TN、TP模拟值的对比分别见图3.31和图3.32。从图中可看出，节点连接率等级越高，河流水质状况较好；不同节点连通程度状态下，TN降解效果差异更为明显。因河道水体中氮元素97%以无机氮形态存在，而磷元素在河道水体中有机磷为主要存在形态，据此推断水系连通对无机形态的营养物质降解效果更好。

图3.30　不同节点连接率下的TN模拟值

图3.31　不同节点连接率下的TP模拟值

（3）不同水文连接度下的河流水质。为研究不同节点连接率条件下研究区域河网水质状况，连通方案尽量选择水系环度、水文连接度指标值接近或处于一个等级的组合进行模拟分析。因水文连接度为优时，水系环度等级与其他三组相差过大，此次模拟选择三组组合，水文连接度依次为中、良、优。模拟时段设定为5月21日至9月26日。

组合8为一组平行河道，两组交叉河道连通，交叉河道均在非交汇处相连，河网中存在一个环路，如图3.32所示；组合9为一组上下游河道和两组交叉河道连通，河网中存在一个环路，其中，一组河道在交汇处相连，如图3.33所示；组合10为两组交叉河道连通，一组河道在交汇处相连，河网中存在一个环路，如图3.34所示。不同水文连接度下的水系连通指标值如表3.8所示。

图3.32　连通主河1与养殖塘1、3，横河4与养殖塘3

图3.33　连通主河1与横河2、4，主河2与主河4

图3.34　连通主河1与横河2、4

表3.8　不同水文连接度下的水系连通状况

（续表）(www.xing528.com)

不同水文连接度下TN、TP模拟值的对比分别见图3.35和图3.36。总体来看，无机氮为河流水体氮元素主要存在形态时，水文连接度等级越高，TN浓度越低；有机磷为河流水体磷元素主要存在形态时，水文连接度等级为中或优时，TP浓度较低。

图3.35　不同水文连接度下的TN模拟值

图3.36　不同水文连接度下的TP模拟值

（4）不同水系连通综合修正值下的河流水质。为研究不同水系连通综合修正值条件下研究区域河网水质状况，连通方案尽量选择水系环度、节点连接率和水文连接度3个指标等级接近或处于一个等级标准的组合进行模拟分析。此次模拟选择四组组合，水系连通综合修正值依次递增。

组合11为两组平行河道，一组交叉河道，交叉河道在非交汇处相连，如图3.37所示；组合12为一组上下游河道和三组交叉河道连通，河网中存在一个环路，其中，一组河道在交汇处相连，如图3.38所示；组合13为四组交叉河道连通，如图3.39所示；组合14为一组上下游河道，4组交叉河道连通，河网中存在3个环路，如图3.40所示。不同水系连通综合修正值下的水系连通指标值如表3.9所示。

图3.37　连通主河1与横河4，主河2与主河3，横河4与养殖塘3

图3.38　连通主河2与主河4，主河1与横河4、养殖塘3、横河1

图3.39　连通主河1与横河4、养殖塘3、养殖塘1、横河2

图3.40　连通主河2与主河3，连通区域1与连通区域2、连通区域3

表3.9　不同水系连通综合修正值下的水系连通状况

不同水系连通综合修正值下TN、TP模拟值的对比分别见图3.41、图3.42。总体来看，总氮与总磷浓度变化与水系连通综合修正值相关性较低，因此，设计水系连通方案时将3个指标分开考虑。

图3.41　不同水系连通综合修正值下的TN值

图3.42　不同水系连通综合修正值下的TP值

3）河道连通路径对水质的影响

本书研究长三角乡村地区河网水系连通路径对河流水质的影响，一是河流连通点位选择最短路径或是在最近的河道交汇处连通；二是研究河道连接处位于上游或是下游对河流水质影响较大。为排除其他相关因素的干扰作用，模拟时段设定为5月21日至9月26日。

（1）交汇处与非交汇处连通下的河流水质。为比较分析两条相同河流在不同位置连通对河流水质的改善程度是否相同，选择主河1与横河1进行模拟。

①非交汇处连通。主河1与横河2间的连通位置选择路径最短的点位，如图3.43所示。②交汇处连通。主河1与横河2间的连通位置主河1与横河1交汇处，比最短路径略长，如图3.44所示。③比较分析。最短路径连通（在非交汇处连通）与在最近交汇处连通两种连通方式下河网TN、TP模拟值的对比图分别如图3.45和图3.46所示。由这两图可看出，交汇处连通时模拟值略低于最短路径连通方式。因此，水系连通路径设计时连通处尽量选择河流交汇处。

（2）在不同里程处连通时的河流水质。为研究河网连通时是否应尽量选择河流上游位置处连通，选择连通区域1与连通区域3、连通区域1与连通区域2进行模拟。

①连通区域1与连通区域3。

●连通主河1与养殖塘1。主河1与养殖塘1的连通位置位于主河1里程数599 m处，如图3.47所示。

图3.43　在非交汇处连通

图3.44　在交汇处连通

图3.45　最短路径与交汇处连通时的TN模拟值

图3.46　最短路径与交汇处连通时的TP模拟值

图3.47　连通主河1与养殖塘1

图3.48　连通主河1与养殖塘3

●主河1与养殖塘3。主河1与养殖塘3的连通位置位于主河1里程数为542 m处，如图3.48所示。

②连通区域1与连通区域2。

●连通主河1与横河2。主河1与横河2的连通位置位于主河1里程数670 m处，如图3.49所示。

●连通主河1与横河4。主河1与横河4的连通位置位于主河1里程数467 m处，如图3.50所示。

图3.49　连通主河1与横河2

图3.50　连通主河1与横河4

③比较分析。上文不同连通方式下连通河道代表断面TN、TP模拟值的对比图，分别如图3.51至图3.54所示。从图3.51和图3.53可看出，河流在越靠近上游的河段连通时，TN浓度越低。从图3.52和图3.54中可看出，河流在越靠近下游的河段连通时，TP浓度越低。推测出现该现象的原因可能在不同里程数连通，河流对流速的改变程度不同，进而氮、磷降解效果不同。

4）水系连通方案建议

图3.51　连通区域1、3连通时的TN模拟值

图3.52　连通区域1、3连通时的TP模拟值

图3.53　连通区域1、2连通时的TN模拟值

图3.54　连通区域1、2连通时的TP模拟值

（1）平原河网地区乡村水系连通设计注意事项。根据研究结果，研究区域河网水系连通状况与河流水环境质量间的对应关系为：①无机氮为河流水体氮元素主要存在形态时，河网形态为树状河网（无环路）或水系环度等级为优的环状河网时，河流TN浓度较低；节点连接率等级越高，河流TN浓度越低较好；水文连接度等级越高，TN浓度越低。②有机磷为河流水体磷元素主要存在形态时，河网形态为水系环度等级为中或良的环状河网时，河流TP浓度较低；节点连接率等级越高时，河流TP浓度越低；水文连接度等级为中或优时，TP浓度较低。③河流在交汇处连通时，水质改善效果更佳。因此，平原河网地区乡村水系连通方案设计时应注意以下几点：

第一，乡村水系河道较为零散，如果水系成环度高的方案成本太大或不符合当地发展规划时，河网尽量设计为树状河网。

第二，乡村水系连通方案设计时遵循节点连接率较高的原则。

第三，乡村水系连通方案的设计根据河道治理指标灵活设定。重点治理河流无机氮指标时，水文连接度等级越高治理效果越好；重点治理河流有机磷指标时，水文连接度等级较低时治理效果较好。

第四，乡村水系连通方案设计时连通处尽量选择河道交汇处。

（2）水动力辅助措施

①布设潜水推流器。水体流速对藻类等浮游植物的生长繁殖影响较大，将河流流速控制在一定范围内能有效抑制浮游植物的生长繁殖。沉海圩河流水体主要为重力流，水流速度较小，因此在研究区域水系中安装潜流推进器，通过推动水体流动的方式加强水体循环性，促使水体保持紊动流态，从而提高水中溶解氧含量，抑制藻类生长，达到改善水质的目的。潜水推流器布设应注意：

●潜水推流器在安装位置的水平方向推力最大，垂向河水流速变化幅度大，衰减过快，影响范围有限。因此，潜水推流器安装位置的水平方向应满足开阔、无障碍条件。

●由于潜流推进器对周围空间有一定的扰动作用，故潜流推进器的安装位置应与河流底部保持一定距离，一般不小于1 m。

●潜水推流器产生的流场沿轴呈径向扩散模式，因此，潜水推流器应尽可能布设在水体中心地带，以便发挥最大效用。

②开闸活水。因主河1上下游和横河1上游闸门均关闭，研究区域现为封闭状态，只有在强降雨时段河水流速较快，水体交换性良好。若将闸门开启，上游来水后河流流速增大，既破除了藻类大量生长的河流流速条件，也增大了污染物运输迁移速度，最低成本地对河道水质进行改善。因此，研究区域可定期打开主河1与横河1上游的闸门，每次开闸半小时，增强研究区域水体的交换性能，改善河流整体水质。

6.小结

为探究平原河网地区的水系连通程度对河流水质的影响，以常熟市沉海圩乡村湿地公园河网为主要研究对象，构建一维水动力—水质耦合模型，以模型为工具分析河网水系连通前后及不同连通路径对河网水质的影响，模拟不同水系连通方案下河流的水质状况，并统筹考虑河流水质改善效果与工程经济成本选出最佳水系连通方案，提出适用于长三角平原河网地区乡村的水系连通方案。主要得出以下结论：

（1）无机氮为河流水体氮元素主要存在形态时，连通方案应尽量设计为树状河网（无环路），或保证水系成环度足够高，有利于河流水体中氮元素的降解转化，河流水质治理效果较好。

（2）无机氮为河流水体氮元素主要存在形态时，节点连接率和水文连接度等级越高时，TN模拟浓度越低，降解效果越好。水系连通方案设计时应尽量提高河网的节点连接率与水文连接度。

（3）有机磷为河流水体磷元素主要存在形态时，水系环度等级设计为中或者良更有利于TP的降解，河流水质的改善效果更好。

（4）有机磷为河流水体磷元素主要存在形态时，若水文连接度等级为中或者优，TP的模拟浓度较低。水系连通方案设计时需根据河流水质与河道分布的实际情况综合权衡。

（5）河道在河流交汇处连通时河流水质较好，水系连通方案设计时应尽量将连通处设置在河道交汇处。

（6）河流在靠近上游的河段连通河道时，TN模拟浓度较低，TP模拟浓度较高，对TN与TP的降解效果不同。水系环度指标与水文连接度指标对TN、TP的降解规律也不同。因此，水系连通方案设计时应根据重点治理的水质指标灵活设计连通方案。