倾斜岸坡排污浓度分布规律的实验研究

论文摘要

现实河岸地形大多为倾斜岸坡，排污口一般设在岸边，横向与垂向扩散系数会有一定的差别。过去研究岸边排污扩散问题时，一般忽略横向与垂向扩散系数不等这一重要的影响因素，致使研究结果产生了一定的偏差。本文在倾斜岸河库污染物浓度分布理论的基础上，设计制造了立面二维变坡污染扩散实验装置，开展不同角形域内角角度和不同扩散系数比值条件下的顶点瞬时排污实验。研制能够使水体紊动的屏幕振荡系统，由于该系统能够重复产生稳定的、同一强度的近似各向同性的紊流，故可借助振动格栅紊流探讨污染物在水体中的紊动扩散问题。并为解决深水浓度场测量中存在的诸多问题，提出了一种新的测量深水浓度场的方法——数字图像处理技术。该技术具有不与所测浓度场直接接触；同时获得不同点的浓度值；能够较直观的观察浓度场的变化等特点，相对于其它测量方法，该方法具有一定的优势。数字图像处理过程主要包括彩图转化为灰度图、滤波处理、去本底操作与等浓度线绘制，该技术的编程部分利用语法规则比较简单的MATLAB语言实现。本文在考虑横向与垂向扩散系数不等的情况下，对倾斜岸顶点排污扩散问题展开实验研究。实验用示踪剂罗丹明B模拟污染物在水体中的扩散，拍照得到不同时间下物质的浓度场图像，将图像输入计算机进行处理，最终获得对应时间条件下浓度场的二维等浓度线图。进行实验结果的理论分析，获得多方案实验的角形域侧向与垂向扩散系数以及角形域浓度分布验证。本文紧密结合江河水库水污染控制与水环境功能区划研究中遇到的环境水力学基础科学问题，对于侧向与垂向扩散系数不相等的情况，利用示踪剂扩散实验研究倾斜岸河库污染物的浓度分布变化规律。本项目所研究内容对于江河水库水污染控制与水环境功能区划、侧向与垂向扩散系数计算、污染混合区计算、岸边排污口设计等具有十分广阔的应用前景。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 与本课题相关的研究
• 1.2.1 角形域扩散理论
• 1.2.2 扩散系数研究
• 1.2.3 岸边排污模型
• 1.2.4 屏幕振荡系统
• 1.2.5 数字图像处理系统
• 1.2.6 运用 surfer 绘制浓度等值线图
• 1.3 本文研究的主要内容与方法
• 第2章 数字图像处理系统设计与实现
• 2.1 引言
• 2.2 数字图像基础知识
• 2.2.1 视觉感知图像
• 2.2.2 物理图像感知、获取与转化
• 2.2.3 图像数字化
• 2.2.4 屏分辨率及灰度
• 2.2.5 图像噪声
• 2.2.6 图像处理前期工作、定义及处理方法
• 2.3 数字图像处理系统设计
• 2.3.1 图像采集仪器
• 2.3.2 对感兴趣区域的提取及本底的去除
• 2.3.3 滤波方法的选择
• 2.3.4 等浓度线绘制及伪彩色处理
• 2.3.5 MATLAB 简介
• 2.3.6 数字图像处理程序
• 2.4 本章小结
• 第3章 角映射系数β为偶数时物质扩散实验及参数确定
• 3.1 直角区域内物质扩散实验参数确定及结论
• 3.2 倾角为 60°区域内物质扩散实验参数确定及结论
• 3.3 倾角 45°区域内物质扩散实验参数确定及结论
• 3.4 倾角为 36°区域物质扩散实验及参数确定
• 3.4.1 倾角为 36°时的扩散实验研究
• 3.4.2 扩散系数的确定
• 3.4.3 小结
• 第4章 角映射系数β为奇数时物质扩散实验及参数确定
• 4.1 倾角为 72°区域物质扩散实验及参数确定
• 4.1.1 倾角为 72°时的扩散实验研究
• 4.1.2 扩散系数的确定
• 4.1.3 小结
• 4.2 倾角为 51.4°区域内物质扩散实验及参数确定
• 4.2.1 倾角为 51.4°时的扩散实验研究
• 4.2.2 扩散系数的确定
• 4.2.3 小结
• 4.3 倾角为 40°区域内物质扩散实验及参数确定
• 4.3.1 倾角为 40°时的扩散实验研究
• 4.3.2 扩散系数的确定
• 4.3.3 小结
• 4.4 倾角为 32.7°区域内物质扩散实验及参数确定
• 4.4.1 倾角为 32.7°时的扩散实验研究
• 4.4.2 扩散系数的确定
• 4.4.3 小结
• 第5章 不同角形域物质浓度分布规律的理论分析
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
• 一、研究生期间论文发表情况
• 二、研究生期间科研学术建设
• 致谢