长距离输水工程突发水污染事件应急调控决策体系研究

发布时间：2020-05-17 19:24

【摘要】：水资源分布不均匀性与人类社会需水不均衡性的客观存在使得长距离输水成为必然。长距离输水工程线路长、分布广、平立交建筑物众多、要求实行不间断供水,部分沿线穿过城镇,工业企业密集,易发生突发水污染事件。事件发生后,管理者需要快速知道污染事件发生位置,污染范围及事件风险,并依据污染物输移扩散规律确定合理有效的调控方案,最大程度降低事件的不利影响。论文基于此,开展了长距离输水工程突发水污染事件应急调控决策体系研究。论文的研究成果主要包括以下几方面:第一,提出了基于不同类型污染物输移扩散特性的长距离输水工程突发水污染事件应急调控决策体系。该体系紧密结合了长距离输水工程突发水污染事件性质及工程需求,采用数值模拟、物模试验和现场试验相结合的手段,针对不同类型污染物的输移扩散过程,借鉴层次结构分析法、协调度模型等相关学科的研究成果,提出长距离输水工程突发水污染事件追踪溯源方法、风险评价方法、应急调控决策模型,建立多类型突发水污染事件应急调控预案库,构建了适用于长距离输水工程的突发水污染事件应急调控决策体系。第二,参照反问题的研究成果,结合水污染自身的特点和成熟的数学物理反问题的解决方法,提出了适用于长距离输水工程的突发水污染事件追踪溯源方法。采用公式推导、数值模拟方法,提出了适用于单一明渠和串联明渠的污染物特征参数量化公式;开展室内物模试验和现场试验验证公式的合理性,并依据量化公式提出了污染源投放量及污染源位置的计算公式。结果表明,物模试验结果与预测值误差在20%以内,现场实测值与预测值的误差在10%以内,从而说明污染物特征参数量化公式的合理性和追踪溯源方法的准确性。第三,基于AHP方法与协调发展度模型,提出了长距离输水工程突发水污染事件风险评价方法。在充分考虑污染物的物理化学性质和事件渠道风险及对水质要求的基础上,利用AHP建立长距离输水工程突发水污染事件应急风险评价体系,该体系分别从调控技术、社会影响、经济影响和环境影响四个方面提出了12项指标,并提出指标的判断标准;最后根据评价体系的结果和污染物的类型,结合协调发展度模型,计算污染调控体系和事件影响体系的协调发展度,从而确定突发水污染事件风险等级。通过文献案例从侧面验证了该突发水污染事件风险评价方法的可行性,并将此风险评价方法应用到实际示范工程中,为突发水污染事件应急调控及处置提供有力的信息支持。第四,开展了长距离输水工程突发水污染事件应急调控方式的研究。提出了同步闭闸和异步闭闸方式下污染物输移扩散规律,并结合AHP-灰色聚类分析,确定在长距离明渠输水工程应急调控过程中,同步闭闸方式更为合理。第五,开展了闸门调控下污染物输移扩散规律及污染物快速识别的研究。提出峰值输移距离随闭闸时间与水波传播时间的变化规律,同时揭示了污染物纵向长度和峰值浓度达到一定时间后逐步趋于稳定。提出在整个闭闸调控过程中,纵向长度变化过程分为增长阶段、过渡阶段和稳定阶段;峰值浓度变化过程分为衰减阶段、过渡阶段和稳定阶段。根据闸门调控下污染物输移扩散规律,结合数值模拟结果,采用线性拟合的方法,提出了污染物快速识别公式,并且公式计算值与模拟值的相对误差都在10%以内。第六,基于突发水污染事件风险等级评价和污染物输移扩散特征分析,开展长距离输水工程突发水污染事件应急调控决策及预案研究。根据闸门调控下污染物快速识别公式、冰期安全输水条件及输水工程特性,针对不同类型污染物提出常规输水和冰期输水下突发水污染事件应急调控策略,并将该方法应用到示范工程中。最后,利用C++和C#语言,开发了南水北调中线工程突发水污染事件应急调控预案可视化系统,为突发水污染事件应急调控及处置提供决策支持。
【图文】：

曲线,罗丹明,溶液,流速仪

在水力学实验常用的示踪剂。试验中依靠 752N 分析，，建立吸光度和浓度值的线性关系曲线。分结构的物质对电磁辐射选择性吸收而建立的分析在 200nm～800nm，试验采用的罗丹明 B 的最吸测波长范围内。试验设备、试验材料及仪器见表。表 2-14 试验设备及仪器设备数量仪器及设备水槽 1 可溶污染物投放装置泵 1 ADV 流速仪水位计 6 水位采集接收器流速仪 6 流速采集接收器分光光度计 2 电子称输线若干烧杯、容量瓶、取样管和样

试验设备,仪器,接收器,投放装置

循环水槽 1 可溶污染物投放装置 1提水泵 1 ADV 流速仪 1自计式水位计 6 水位采集接收器 1旋桨式流速仪 6 流速采集接收器 1752N 型紫外线分光光度计 2 电子称 1数据传输线若干烧杯、容量瓶、取样管和样品架若干图 2-10 试验配制的罗丹明溶液
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X52

【参考文献】