负压事件引起管网污染物入侵体积的研究

发布时间：2020-09-16 07:09

　　作为重要基础设施,城市的供水管网肩负着为人民生产和生活提供必要水资源的重要责任。然而,目前我国城市供水安全问题突出,泄露和水污染事件频发。当供水管网管道上存在缺陷,就会产生漏损;当管内发生负压事件时,管外的污染物质就可能通过管道上的缺陷,进入管道内部,造成供水管网内的水质污染,危害公众用水安全。在这类事件中,污染物的入侵量是评价该类事件危害程度的重要指标之一。因此探究发生污入侵事件时的污染物的量或入侵体积,对于及时掌握污染危害程度和供水安全保障具有重要意义。首先,本文采用了稳定溢流状态产生负压波的方法来研究入侵体积,并将缺陷尺寸与管径比上限由以往的15%提高到了 38%,对入侵体积进行探研究。同时增设了不同形状的缺陷对入侵体积的影响,发现圆形缺陷更容易发生入侵。通过控制不同的外部压力,管道流速,漏损点的大小和形状,采用调速球阀突然关闭的方式,产生不同强度的负压事件,进而产生不同的入侵工况,探究入侵体积的影响因素。其次,本文采用封闭水箱作为实验装置,通过淹没入侵的方式探究管网低负压下的入侵现象。通过不同装置所得数据的对比,发现水箱式入侵装置比支管式入侵装置在入侵体积方面有明显增大,说明支管式入侵装置低估了瞬态事件发生时的入侵体积。同时,本文还加入了覆土实验以及覆土不同粒径对入侵体积的影响等实验。通过淹没实验和覆土实验的对比分析,得到土壤对水体入侵存在较强抑制作用。本文还进行了不同粒径的沙土对污染物入侵的影响,发现小粒径沙土对水体入侵的抑制作用更强。最后,计算入侵体积时采用动态流量因数计算方法,结果与实测值吻合良好,为瞬态负压下计算入侵体积提供了方法。系统分析了各影响因素对入侵体积的影响,用极差分析法对各个影响因素进行了敏感度分析,发现入侵体积对小孔孔径敏感程度最高。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU991.33
【部分图文】：

外来污染,事件,管道,水管道

负压事件引起的污染物被“吸入”管道产生的入侵。Ｌｉｎｄｌｅｙ和Ｂｕｃｈｂｅｒｇｅｒ也引用逡逑了这个概念，来描述由于管道上存在缺陷而引起的水质污染事件，并且提出了给逡逑水管道被外来污染物入侵的三个必要条件（图１．１）：入侵驱动力、入便通道和污逡逑染物（ＬｉｎｄｌｅｙａｎｄＢｕｃｈｂｅｒｇｅｒ，２００２）。逡逑２逡逑

路线图,路线图,研究技术

图１．２本文研究技术路线图逡逑

实验装置图,实验装置,水箱,封闭水

２０１６年，金汉峰做了类似的研究，并在实验装置方面做了一定改进，加入逡逑了邋一个用于模拟地下水的水箱（金汉峰，２０１６）。然而在管道与水箱的连接方面仍然逡逑采用了支管连接（如图２．２和２．３）。同时，金汉峰在泄漏点孔径尺寸的设置方逡逑面，取值范围仅选取到了直径７．５＿。致使研究结果中的推导结论没有与之相匹逡逑配的实验数据。鉴于此，笔者将小孔直径增大到了邋１９＿，同时采用封闭水箱装逡逑置代替支管装置，对此问题开展了进一步的研究。逡逑９逡逑

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