突发水污染事故下明渠输水工程应急调控研究

论文摘要

论文利用一维非恒定流和一维水质数值模型，针对南水北调中线总干渠典型明渠段展开了突发水污染事故下的水流运动规律和污染物输移扩散规律的模拟分析。同步闭闸调控方式下，闭闸时间介于1~2倍水波传播时间Tb时，闭闸过程中渠段内水位波动幅度显著降低，故应急闭闸时间应大于1倍Tb。相比同步闭闸方式，异步闭闸方式可有效减小水位上涨幅度和水位变化速度，但由于操作复杂，且不利于污染物控制，故选取同步闭闸方式更为合理。退水闸的同时启用在有效减小水位上涨幅度和水位变化速度的同时还能将污染水体排出事故渠段，对于事故渠段存在退水闸情况，应合理开启退水闸。在其他条件均相同的前提下，随着渠段长度的增加，闭闸调控过程中渠段内水位变化速度明显减小，故在保证渠段不漫溢的前提下可适当增加渠道长度。最后，分析得到考虑水力安全目标下的闭闸时间的确定方法。闭闸前存在响应时间情况下，污染云团峰值输移距离等于输水流速与响应时间的乘积；进入水体的污染物达到稳定发展阶段后，污染云团纵向长度随响应时间的延长近似线性增加；污染云团峰值浓度的衰减呈幂次降低的变化过程。节制闸闭闸调控过程中，污染云团峰值输移距离随闭闸时间的延长呈先增加后减小的变化过程；污染云团纵向长度随闭闸时间的延长逐渐增加；污染云团峰值浓度的衰减呈幂次降低的变化过程。通过分析研究还得到闭闸调控后污染云团峰值输移距离和污染云团纵向长度的计算公式。节制闸关闭后污染云团纵向长度随处置响应时间的延长逐渐增加。最后，分析得到将污染云团控制在事故渠段内的应急闭闸时间Tclose的计算公式。针对突发水污染事故，综合考虑水力安全和控制污染物扩散范围两项目标，提出突发水污染事故下明渠输水工程的应急调控方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究进展
• 1.3 研究内容
• 第二章 闭闸控制下渠段水流运动规律分析
• 2.1 模型理论依据及分析策略
• 2.2 对比分析情景设定
• 2.3 闭闸控制下渠段水流运动规律分析
• 2.4 考虑水力安全目标下闭闸调控时间的确定
• 2.5 本章小结
• 第三章 考虑响应时间下渠段污染物输移扩散规律分析
• 3.1 模型理论依据及策略分析
• 3.2 对比分析情景设定
• 3.3 突发水污染事故下渠段污染物输移扩散规律分析
• 3.4 考虑控制污染范围目标下的闭闸调控时间
• 3.5 本章小结
• 第四章 突发水污染事故明渠输水工程应急调控及实例分析
• 4.1 事故情况下输水渠系应急调控方案研究
• 4.2 实例分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢