表面流人工湿地水动力—水质模拟与分析

发布时间：2017-09-01 09:24

  本文关键词：表面流人工湿地水动力—水质模拟与分析

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【摘要】：广利河是连接黄河和渤海、贯穿东营市中心城区的主要排水河道,但近年来在广利河流域周边快速发展的工农业产生的大量污染没有及时跟进治理,造成了广利河流域水体污染严重。作为全球环境基金(GEF)污染治理项目的一部分,东营市东八路人工湿地建设是实现对广利河下游河道水质净化的一项重要工程措施。数值模拟方法是研究水动力和水污染物扩散输运的主要方法之一。通过数值模拟计算结果,为湿地建设及植被种植等提供基础技术支撑和数据参考。因此通过数值模拟,建立高效可靠的湿地水动力模型和水质模型,是准确模拟实际问题的必要手段,同时具有重要的理论意义和实用价值。本文以东营广利河流域东八路人工湿地为例,利用数值模拟为湿地后期改建及水质监测评价提供技术支撑。首先研究东营广利河人工湿地水系工程的详细的规划设计情况,同时根据东八路人工湿地的水系设计状况提出了需要解决湿地水系中各个河道的流向、流量、水位及水质等问题。其次通过MIKE模型建立二维水动力模拟,计算出了广利河人工湿地水系在夏季流量Q1=7.0×104m3/d=2916.7m3/h和冬季流量Q2=2.5×104m3/d=1041.7m3/h两种流量工况下的各个河道的水流情况,包括各处的水流方向、流量和水位等问题。模拟得到东八路湿地内水体的整体流动性良好,未出现大面积的死水区域。第三,采用WASP模型建立了一维水质模拟,利用广利河明海闸水质监测数据进行数值模拟,监测人工湿地中污染物类型COD、BOD、NH3-N、TP等的去除过程,评价人工湿地对水污染物的消减量。如TP在进水浓度高的时候去除率较高,而在进水浓度低的时候,人工湿地对TP的去除效果不明显。同时模拟出东八路人工湿地出水水质达到地表V类水标准。根据不同方案下的水质指标值,进一步为湿地水质改善提供了基本的数据支持和基本建议。本文针对东八路广利河人工湿地水系,根据实际情况详细模拟并仔细分析了水动力问题及水质问题,并给出相应水动力工程调控措施,在理论上是可行的,但仍然存在一些问题有待解决,例如可将物理模型的验证作为未来的进一步工作,从而更加准确的给出相应的建设性意见。
【关键词】：广利河 人工湿地 水动力 水质 数值模拟
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 绪论14-25
• 1.1 研究背景及意义14-17
• 1.1.1 研究背景14-15
• 1.1.2 研究意义15-17
• 1.2 国内外研究现状17-23
• 1.2.1 水动力模拟17-18
• 1.2.2 水质模拟18-19
• 1.2.3 人工湿地的应用19-23
• 1.3 本文研究目的与内容23-25
• 1.3.1 研究目的23-24
• 1.3.2 研究内容24-25
• 第二章 研究区域概况25-37
• 2.1 人工湿地25-28
• 2.1.1 人工湿地基本原理25
• 2.1.2 人工湿地类型及特点25-28
• 2.2 东八路人工湿地28-31
• 2.2.1 广利河污染现状28
• 2.2.2 工程总体概况28-30
• 2.2.3 工程现场特征30
• 2.2.4 工程运行机制30-31
• 2.3 总体工艺方案与系统设置31-34
• 2.3.1 总体工艺方案31
• 2.3.2 工艺系统设置31-34
• 2.4 工程处理规模和进出水水质设计34-36
• 2.4.1 工程处理规模34
• 2.4.2 设计进出水水质34-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 东八路人工湿地二维水动力特性数值模拟37-57
• 3.1 前言37
• 3.2 二维水动力数值模拟原理37-42
• 3.2.1 控制方程37-39
• 3.2.2 数值方法39-42
• 3.3 东八路人工湿地模型构建42-50
• 3.3.1 模拟区域42
• 3.3.2 计算网格划分42-45
• 3.3.3 初始条件和边界条件45-46
• 3.3.4 基本参数46-47
• 3.3.5 水动力模块设置47-50
• 3.4 结果与分析50-56
• 3.4.1 水面线模拟50-52
• 3.4.2 流场模拟52-53
• 3.4.3 流速模拟53-56
• 3.4.4 分析56
• 3.5 本章小结56-57
• 第四章 东八路人工湿地水质数值模拟57-77
• 4.1 前言57
• 4.2 水质数值模拟原理57-61
• 4.2.1 控制方程59
• 4.2.2 数值方法59-61
• 4.3 WASP模型中的水质指标61-64
• 4.3.1 BOD61-63
• 4.3.2 COD63-64
• 4.4 东八路人工湿地的水质模型构建64-70
• 4.4.1 BOD-NH3-TP模型建立66-70
• 4.4.2 COD模型建立70
• 4.5 净化效果及年污染消减量70-75
• 4.5.1 净化效果延迟分析71
• 4.5.2 BOD净化效果71-72
• 4.5.3 NH_3-N净化效果72-73
• 4.5.4 TP净化效果73
• 4.5.5 COD净化效果73-74
• 4.5.6 污染物年平均去除率74-75
• 4.6 结果分析75-76
• 4.7 本章小结76-77
• 第五章 东八路人工湿地污染物去除类比分析77-88
• 5.1 前言77
• 5.2 回归分析方法概述77
• 5.3 进出水水质标准77-78
• 5.4 污染物去除率与水力负荷的关系78-85
• 5.4.1 COD去除率与水力负荷关系79-81
• 5.4.2 BOD去除率与水力负荷关系81-82
• 5.4.3 氨氮去除率与水力负荷关系82-83
• 5.4.4 TP去除率与水力负荷关系83-85
• 5.5 污染物年平均去除率及消减量85-87
• 5.5.1 污染物年平均去除率85-86
• 5.5.2 污染物年消减量86-87
• 5.6 小结87-88
• 第六章 结论与展望88-90
• 6.1 结论88
• 6.2 本文创新点88-89
• 6.3 展望89-90
• 参考文献90-95
• 致谢95-96
• 发表论文和参与科研项目说明96-97
• 学位论文评阅及答辩情况表97

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本文编号：771251