南水北调中线工程Ⅲ级水污染应急调控研究
发布时间：2021-01-31 19:10
南水北调中线工程作为跨流域调水工程,具有可用水头非常有限、输水线路长、调水规模大、沿线无在线调节水库、全线采用自流输水的特点,其水力学问题较为复杂。中线工程水源来自丹江口水库,水质级别为Ⅰ～Ⅱ类,承担着缓解北方严重缺水问题的重任。但由于工程跨南北纬度大,穿越众多的河流、路桥,可能发生突发水污染事件。研究如何通过正确的应急调度策略来应对水污染事件,形成一套高效的风险防御体系便尤为重要,这也是南水北调中线工程运行成败的关键所在。本文立足于《南水北调中线干线工程水污染事件应急预案》（Q/NSBDZX G015-2014）,在综述南水北调中线工程运行控制研究现状和南水北调水污染应急调控研究现状的基础之上,在满足中线现有闸前常水位运行的要求的同时,针对中线工程需要解决的Ⅲ级水污染事件应急处置问题,展开了对污染物输移特性以及应急调控方面的研究。在充分考虑工程结构特性的基础上,建立了包含有节制闸、分水口、倒虹吸、渐变段等复杂内边界条件的明渠一维非恒定流模型,并耦合建立了基于均衡域的明渠一维水质模型。水动力水质耦合模型与HEC-RAS的水动力模块和水质模块分别进行了对比,对比结果显示模型计算精度较高,...
【文章来源】：中国水利水电科学研究院北京市
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 南水北调中线工程概况
1.2 研究背景及意义
1.3 研究现状综述
1.3.1 明渠运行控制研究现状
1.3.2 水污染应急调控研究现状
1.4 中线工程的特点和水污染应急调控需要解决的水力学问题
1.4.1 中线工程的主要特点
1.4.2 需要解决的水力学问题
1.5 研究内容及技术路线
1.5.1 研究内容
1.5.2 技术路线
第二章 长距离输水渠系一维水动力水质耦合模型
2.1 水动力模型方程
2.2 方程组的差分
2.2.1 方程离散
2.2.2 方程组求解
2.3 水动力模型内外边界条件
2.3.1 外部边界条件
2.3.2 内部边界条件
2.4 恒定流与非恒定流模拟
2.4.1 恒定流模拟
2.4.2 非恒定流模拟
2.5 水质模型方程
2.5.1 水质模型方程
2.5.2 均衡域计算
2.6 污染物在渠道中的混合输移过程
2.6.1 对流作用
2.6.2 扩散作用
2.6.3 离散作用
2.6.4 综合降解作用
2.6.5 突发点源污染
2.7 输移方程的离散
2.8 水质模型内外边界条件
2.8.1 上游边界
2.8.2 下游边界
2.8.3 分水口边界
2.8.4 方程组求解
2.9 关键水质参数确定
2.9.1 纵向离散系数
2.9.2 综合降解系数
2.10 模型验证
2.10.1 水动力模型验证
2.10.2 水质模型验证
2.11 本章小结
第三章 水力调控对污染物输移特性的影响研究
3.1 渠段介绍及背景工况特性研究
3.1.1 渠段介绍
3.1.2 背景工况设定及特性研究
3.2 影响污染物输移特性的参数分析
3.3 流量调控对污染物输移特性的影响研究
3.3.1 研究工况
3.3.2 渠段污染物输移特性研究
3.4 蓄量调控对污染物输移特性的影响研究
3.4.1 研究工况
3.4.2 增大渠池进口流量的实现方式（引水冲污）
3.4.3 减小渠池出口流量的实现方式（蓄水释污）
3.5 讨论
3.6 本章小结
第四章 中线总干渠Ⅲ级水污染应急调控方案研究
4.1 中线Ⅲ级水污染应急调控策略
4.2 基于分水口水力特性划分水力调控单元的方法
4.2.1 水力调控单元的划定
4.2.2 应急调控渠道运行方式
4.3 方案设置及仿真模拟
4.3.1 方案一
4.3.2 方案二
4.3.3 方案三
4.3.4 讨论
4.4 水力调控单元上游调控方法
4.5 水力调控单元下游调控方法
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 本文的创新点
5.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]南水北调中线总干渠Ⅲ级水污染应急处置水力调控方案研究[J]. 杨星,崔巍,穆祥鹏,国洁. 南水北调与水利科技. 2018(02)
[2]明渠调水工程事故段上游闸门群应急调控研究[J]. 崔巍,穆祥鹏,陈文学,杨星. 水利水电技术. 2017(11)
[3]同、异步闭闸调控下污染物的输移扩散特征[J]. 龙岩,徐国宾,马超. 环境工程学报. 2017(02)
[4]考虑取水口和支流的河流纳污能力计算模型研究与应用[J]. 张晓,罗军刚,解建仓. 水利学报. 2017(03)
[5]南水北调中线干线工程首次开展突发水污染事件应急演练[J]. 张红兵. 中国应急管理. 2016(03)
[6]南水北调中线干线水质安全应急调控与处置关键技术研究[J]. 王浩,郑和震,雷晓辉,蒋云钟. 四川大学学报(工程科学版). 2016(02)
[7]长距离明渠调水工程蓄量动态调节控制算法研究[J]. 崔巍,陈文学,穆祥鹏. 中国水利水电科学研究院学报. 2015(06)
[8]输水系统闸前常水位控制下的区间调度研究[J]. 张成,倪春飞,刘林. 应用基础与工程科学学报. 2015(S1)
[9]梯级泵站渠段水污染事故仿真及应急调度研究——以南水北调东线工程为例[J]. 桑国庆,魏泽彪,薛霞,官庆朔,闫飞. 人民长江. 2015(05)
[10]南水北调中线工程主要水力学问题研究[J]. 黄国兵,聂艳华,段文刚. 长江科学院院报. 2014(10)
博士论文
[1]南水北调中线总干渠水量调度模型研究及系统开发[D]. 黄会勇.中国水利水电科学研究院 2013
[2]南水北调中线工程非恒定输水响应及运行控制研究[D]. 张成.清华大学 2008
[3]南水北调中线明渠段事故污染特性模拟方法研究[D]. 朱德军.清华大学 2007
[4]长距离调水工程渠道输水控制数学模型研究及非恒定流仿真模拟系统[D]. 韩延成.天津大学 2007
硕士论文
[1]南水北调中线工程污染物输移试验模拟研究[D]. 宋国栋.大连理工大学 2016
[2]长距离引水工程突发事件的应急调度研究[D]. 聂艳华.长江科学院 2011
[3]酚类污染物在松花江中的迁移扩散模型及活性炭应急措施[D]. 韩伟慧.哈尔滨工业大学 2010
[4]大连市自然河流挥发酚污染事故预测模型研究[D]. 张洪杰.大连理工大学 2009
本文编号：3011431
【文章来源】：中国水利水电科学研究院北京市
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 南水北调中线工程概况
1.2 研究背景及意义
1.3 研究现状综述
1.3.1 明渠运行控制研究现状
1.3.2 水污染应急调控研究现状
1.4 中线工程的特点和水污染应急调控需要解决的水力学问题
1.4.1 中线工程的主要特点
1.4.2 需要解决的水力学问题
1.5 研究内容及技术路线
1.5.1 研究内容
1.5.2 技术路线
第二章 长距离输水渠系一维水动力水质耦合模型
2.1 水动力模型方程
2.2 方程组的差分
2.2.1 方程离散
2.2.2 方程组求解
2.3 水动力模型内外边界条件
2.3.1 外部边界条件
2.3.2 内部边界条件
2.4 恒定流与非恒定流模拟
2.4.1 恒定流模拟
2.4.2 非恒定流模拟
2.5 水质模型方程
2.5.1 水质模型方程
2.5.2 均衡域计算
2.6 污染物在渠道中的混合输移过程
2.6.1 对流作用
2.6.2 扩散作用
2.6.3 离散作用
2.6.4 综合降解作用
2.6.5 突发点源污染
2.7 输移方程的离散
2.8 水质模型内外边界条件
2.8.1 上游边界
2.8.2 下游边界
2.8.3 分水口边界
2.8.4 方程组求解
2.9 关键水质参数确定
2.9.1 纵向离散系数
2.9.2 综合降解系数
2.10 模型验证
2.10.1 水动力模型验证
2.10.2 水质模型验证
2.11 本章小结
第三章 水力调控对污染物输移特性的影响研究
3.1 渠段介绍及背景工况特性研究
3.1.1 渠段介绍
3.1.2 背景工况设定及特性研究
3.2 影响污染物输移特性的参数分析
3.3 流量调控对污染物输移特性的影响研究
3.3.1 研究工况
3.3.2 渠段污染物输移特性研究
3.4 蓄量调控对污染物输移特性的影响研究
3.4.1 研究工况
3.4.2 增大渠池进口流量的实现方式（引水冲污）
3.4.3 减小渠池出口流量的实现方式（蓄水释污）
3.5 讨论
3.6 本章小结
第四章 中线总干渠Ⅲ级水污染应急调控方案研究
4.1 中线Ⅲ级水污染应急调控策略
4.2 基于分水口水力特性划分水力调控单元的方法
4.2.1 水力调控单元的划定
4.2.2 应急调控渠道运行方式
4.3 方案设置及仿真模拟
4.3.1 方案一
4.3.2 方案二
4.3.3 方案三
4.3.4 讨论
4.4 水力调控单元上游调控方法
4.5 水力调控单元下游调控方法
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 本文的创新点
5.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]南水北调中线总干渠Ⅲ级水污染应急处置水力调控方案研究[J]. 杨星,崔巍,穆祥鹏,国洁. 南水北调与水利科技. 2018(02)
[2]明渠调水工程事故段上游闸门群应急调控研究[J]. 崔巍,穆祥鹏,陈文学,杨星. 水利水电技术. 2017(11)
[3]同、异步闭闸调控下污染物的输移扩散特征[J]. 龙岩,徐国宾,马超. 环境工程学报. 2017(02)
[4]考虑取水口和支流的河流纳污能力计算模型研究与应用[J]. 张晓,罗军刚,解建仓. 水利学报. 2017(03)
[5]南水北调中线干线工程首次开展突发水污染事件应急演练[J]. 张红兵. 中国应急管理. 2016(03)
[6]南水北调中线干线水质安全应急调控与处置关键技术研究[J]. 王浩,郑和震,雷晓辉,蒋云钟. 四川大学学报(工程科学版). 2016(02)
[7]长距离明渠调水工程蓄量动态调节控制算法研究[J]. 崔巍,陈文学,穆祥鹏. 中国水利水电科学研究院学报. 2015(06)
[8]输水系统闸前常水位控制下的区间调度研究[J]. 张成,倪春飞,刘林. 应用基础与工程科学学报. 2015(S1)
[9]梯级泵站渠段水污染事故仿真及应急调度研究——以南水北调东线工程为例[J]. 桑国庆,魏泽彪,薛霞,官庆朔,闫飞. 人民长江. 2015(05)
[10]南水北调中线工程主要水力学问题研究[J]. 黄国兵,聂艳华,段文刚. 长江科学院院报. 2014(10)
博士论文
[1]南水北调中线总干渠水量调度模型研究及系统开发[D]. 黄会勇.中国水利水电科学研究院 2013
[2]南水北调中线工程非恒定输水响应及运行控制研究[D]. 张成.清华大学 2008
[3]南水北调中线明渠段事故污染特性模拟方法研究[D]. 朱德军.清华大学 2007
[4]长距离调水工程渠道输水控制数学模型研究及非恒定流仿真模拟系统[D]. 韩延成.天津大学 2007
硕士论文
[1]南水北调中线工程污染物输移试验模拟研究[D]. 宋国栋.大连理工大学 2016
[2]长距离引水工程突发事件的应急调度研究[D]. 聂艳华.长江科学院 2011
[3]酚类污染物在松花江中的迁移扩散模型及活性炭应急措施[D]. 韩伟慧.哈尔滨工业大学 2010
[4]大连市自然河流挥发酚污染事故预测模型研究[D]. 张洪杰.大连理工大学 2009
本文编号：3011431
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