长距离输水工程突发水污染事件风险评价与预警预案研究

发布时间：2018-01-23 01:38

  本文关键词： 输水工程 突发水污染事件 风险评价 预警预案体系 南水北调东线江苏段 DPSIR模型 污染物输移扩散　出处：《天津大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：我国水资源时空分布不均,严重制约缺水地区的经济社会发展。近年来,长距离输水工程的兴建和投入运行成为缓解北方城市缺水的重要工程措举。长距离输水工程线路长、水域开敞、平立交建筑物多,部分沿线河渠工业企业密集,同时输水干渠承担航运功能,易发生水污染事件。事件发生后,需及时评估事件风险等级,并依据污染物输移扩散特征制定合理的预警预案,以期最大程度降低事件的不利影响。基于此,本文在归纳长距离输水工程的特点、水质现状和风险源类型的基础上,以南水北调东线一期工程江苏段为例,开展基于突发污染输移扩散特征预测的长距离输水工程突发水污染事件风险评价与预警预案研究。本文的研究工作及成果主要包括以下几个方面:第一,构建基于DPSIR模型的长距离输水工程突发水污染事件风险等级评价方法。将DPSIR模型应用于突发水污染事件对输水工程整体的影响风险等级评价,揭示了突发污染驱动力、污染源类型、受体状体状态、受体影响和安全响应对突发水污染事件的风险等级影响规律,充分考虑输水工程特性筛选出15项评价指标,并提出合理计算模型,实现了突发水污染事件风险等级的综合评价。并将此方法应用于东线江苏段突发桥梁交通事故污染的风险等级评价中,风险等级确定对应急组织机构协调联动及应急响应措施的有效开展具有重要指导作用。第二,提出了可溶和漂浮油类污染物在输水河渠中的输移扩散特征参数预测公式。提出表征输水工程突发可溶污染事件下污染范围及影响程度的三个特征参数:污染物峰值输移距离、峰值浓度和纵向长度;结合输水干渠特性,通过数值模拟、现场试验和物模验证,提出了适用于无分汊河段、串联河段和分汊支流河段的污染物特征参数预测公式;提出表征突发溢油污染事件下污染范围的五个特征参数:油膜厚度、油膜运移距离、油膜纵向长度、分汊口分油宽度及分油比。基于物模试验测定静水中不同油品的油膜厚度,大小关系为柴油润滑油废机油植物油,根据实测厚度可计算突发溢油在边界不受限静水中的极限扩展面积;揭示了柴油、润滑油和植物油在正常输水情景下的运移扩展规律,油膜运移距离不受油品种类影响均为河渠中间流速的1.15倍;柴油、润滑油和植物油的油膜纵向长度随时间的变化率分别为河渠中间流速的0.5倍、1.39倍和1.7倍;油膜运移距离和纵向长度均不受溢油量和溢油位置的影响,风场对油膜输移距离影响较大,但对纵向长度没有影响;根据河渠多类型分汊口,采用数值模拟结合物模试验,得到四种分汊型式的分油宽度计算公式,分油宽度受分汊口型式影响,且与主流上游油膜宽度、分汊支流宽度和流速比有关;提出分汊口分油比的理论推导方法,提出预测公式为: k_(oil)=Bs/B_(u-oil),且公式适用于任意分汊型式。第三,提出了基于污染物输移扩散特征预测的长距离输水工程突发水污染事件风险评价与预警预案体系。该体系紧密结合了长距离输水工程突发水污染事件特点和应对事件的要求,集成了合理实用的水污染事件风险评价方法和模型、污染快速预测方法和模型、预警和多级预案构建指标和方法。利用该体系可实现快速响应和评价水污染事件以及合理提出可行预警和预案的目标,可为长距离输水工程应对突发水污染事件提供科学的决策支持。第四,以南水北调东线一期工程江苏段为例,将本文提出的风险评价方法、污染特征预测公式与预警预案体系应用于工程实际。根据河网连通特性划分河段并结合东线应急调控原则、分段供水及分质供水技术,开发了东线江苏段预警预案系统,为突发水污染事件的污染控制、预警与应急响应提供决策支持。
[Abstract]:Based on the characteristics of long - distance water transmission project , the paper puts forward three characteristic parameters : the oil film thickness , the oil film migration distance , the longitudinal length of the oil film , the oil separating width and the oil separating ratio . In this paper , the paper puts forward the theory derivation method of water pollution event risk evaluation and early warning plan system .

【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV67;X52

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本文编号：1456322