復(fù)雜條件下突發(fā)水污染事故應(yīng)急模擬研究

【摘要】：自2005年松花江特大苯污染事故以來(lái),我國(guó)對(duì)于突發(fā)性水污染事故的重視程度日益提高。頻繁發(fā)生的突發(fā)性水污染事故,不僅對(duì)天然水體生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞,而且威脅事故點(diǎn)下游大中城市供水安全、迫使下游城市關(guān)閉水廠；不僅造成重大社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失,而且多引發(fā)公眾恐慌。在當(dāng)前突發(fā)水污染問(wèn)題頻發(fā)的背景下,建立突發(fā)水污染事故應(yīng)急預(yù)警模型對(duì)水體中污染物輸移過(guò)程及濃度時(shí)空分布變化進(jìn)行模擬與預(yù)警,以提高污染風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí)及加強(qiáng)應(yīng)急能力建設(shè),是突發(fā)水污染事故應(yīng)急管理體系的重要研究方向,對(duì)于水環(huán)境污染防治和管理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和緊迫性。 根據(jù)污染物在水體中輸移轉(zhuǎn)化的機(jī)理,可將水體中污染物的輸移轉(zhuǎn)化過(guò)程分成兩個(gè)部分：一是污染物隨水流運(yùn)動(dòng)在空間上的物質(zhì)輸運(yùn)及擴(kuò)散；另一個(gè)是污染物通過(guò)在水體中生物化學(xué)過(guò)程作用造成在時(shí)間上的物質(zhì)濃度衰減。根據(jù)復(fù)雜條件下突發(fā)水污染事故中污染物輸移轉(zhuǎn)化過(guò)程模擬方法的差異,對(duì)突發(fā)水污染事故應(yīng)急模型進(jìn)行研究,具體內(nèi)容及結(jié)論如下： 1.根據(jù)突發(fā)水污染事故發(fā)生的特點(diǎn),通過(guò)對(duì)事故發(fā)生區(qū)域水體類型的不確定性、特征污染物的隨機(jī)性以及應(yīng)急措施的不固定性等方面的分析討論,提出了事故模擬中存在的復(fù)雜邊界、復(fù)雜污染物種類以及復(fù)雜應(yīng)急措施等條件,探討并初步提出了復(fù)雜條件下突發(fā)水污染事故應(yīng)急模擬方法體系。 2.根據(jù)深圳河灣的地形、水文及污染負(fù)荷等信息,建立并驗(yàn)證了深圳河灣突發(fā)水污染應(yīng)急模型,結(jié)果表明本文所建模型能夠很好地模擬深圳河灣水體中水動(dòng)力過(guò)程及污染物輸移擴(kuò)散過(guò)程。通過(guò)對(duì)不同水文條件下流場(chǎng)與污染物輸移擴(kuò)散過(guò)程的模擬以及余流場(chǎng)的討論,對(duì)深圳河灣水動(dòng)力及污染物輸移規(guī)律進(jìn)行分析與探討。 3.通過(guò)對(duì)同一水污染事故在不同水文條件下,污染物濃度時(shí)空變化的模擬,探討了不同水文條件對(duì)突發(fā)水污染事故中污染物輸移擴(kuò)散過(guò)程的影響。對(duì)不同監(jiān)測(cè)斷面在不同水文條件下污染物濃度變化的差異進(jìn)行分析,討論了徑流與潮流對(duì)突發(fā)水污染事故中污染物Cd濃度時(shí)空分布變化的影響。結(jié)果表明,在突發(fā)水污染事故條件下,深圳河感潮河段內(nèi)污染物濃度的變化過(guò)程主要受到來(lái)流徑流的影響,改變徑流條件,可以很好地控制感潮河段中污染物的濃度變化過(guò)程。 4.通過(guò)水體中污染物衰減系數(shù)影響因素的分析,討論了實(shí)驗(yàn)室水平內(nèi)不同措施對(duì)特征污染物去除效果,對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相關(guān)研究成果進(jìn)行總結(jié)并采用回歸分析的方法提出了不同措施下污染物衰減系數(shù)變化的動(dòng)力學(xué)方程。同時(shí)通過(guò)對(duì)模型中污染物輸移方程離散求解過(guò)程的分析,根據(jù)不同應(yīng)急工程措施的作用機(jī)理,有針對(duì)性地對(duì)模型計(jì)算代碼進(jìn)行調(diào)整修改,將所得的污染物衰減系數(shù)變化動(dòng)力學(xué)方程與原污染物輸移方程進(jìn)行耦合求解,得出新的適用于不同應(yīng)急措施的污染物輸移方程組。并對(duì)同一起水污染事故進(jìn)行模擬,通過(guò)非參數(shù)假設(shè)檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,比較了不同監(jiān)測(cè)斷面在不同工程應(yīng)急措施下應(yīng)急效果的差異。結(jié)果表明在本文設(shè)定的突發(fā)水污染事故條件下,羅湖斷面、布吉河口最佳應(yīng)急措施為引水沖污；福田河口、深圳河口最佳應(yīng)急措施為PACl混凝；但對(duì)于對(duì)于整個(gè)深圳河灣水域而言,PACl混凝沉淀效果是最優(yōu)的。 【關(guān)鍵詞】：突發(fā)水污染模擬 工程應(yīng)急措施 衰減系數(shù) 深圳河灣 EFDC
【學(xué)位授予單位】：中央民族大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：X52
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 前言10-17
• 1.1 研究背景及意義10-14
• 1.2 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線14-17
• 第2章 突發(fā)水污染事故應(yīng)急模擬研究進(jìn)展17-31
• 2.1 水污染事故應(yīng)急及監(jiān)測(cè)體系研究18-20
• 2.2 水污染事故應(yīng)急預(yù)警模型應(yīng)用研究20-28
• 2.3 EFDC模型在水污染事故應(yīng)急預(yù)警中的應(yīng)用28-29
• 2.4 小結(jié)29-31
• 第3章 復(fù)雜條件下水污染事故模擬處置方法31-64
• 3.1 復(fù)雜的邊界條件下應(yīng)急模擬方法32-41
• 3.2 復(fù)雜的污染物種類的模擬方法41-47
• 3.3 復(fù)雜的應(yīng)急措施及其處置方法47-53
• 3.4 數(shù)值模擬計(jì)算理論與方法53-62
• 3.5 小結(jié)62-64
• 第4章 深圳河灣突發(fā)水環(huán)境污染模擬研究64-100
• 4.1 深圳河灣突發(fā)水環(huán)境模型建立64-69
• 4.2 模型驗(yàn)證和分析69-78
• 4.3 深圳河灣水動(dòng)力及污染物輸移規(guī)律分析78-83
• 4.4 不同水文條件下突發(fā)水污染事故模擬討論83-98
• 4.5 小結(jié)98-100
• 第5章 突發(fā)水污染事故不同應(yīng)急方案比較100-118
• 5.1 污染物衰減系數(shù)的影響因素及人工衰減系數(shù)討論100-103
• 5.2 污染物與處理物耦合求解方法與計(jì)算條件103-107
• 5.3 不同應(yīng)急措施對(duì)模擬結(jié)果的影響分析107-117
• 5.4 小結(jié)117-118
• 第6章 結(jié)論與展望118-121
• 6.1 主要結(jié)論118-119
• 6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)119-120
• 6.3 不足及展望120-121
• 參考文獻(xiàn)121-130
• 致謝130-131
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄131

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