基于污染物过程线模型的污水管网水量水质动态模拟研究

发布时间：2020-07-03 12:42

【摘要】：市政污水收集系统在保护公众环境与健康中扮演着重要的角色,研究污水管网的水量水质波动过程对于评价污水系统状况及运行调控具有重要意义。本文建立了适用于污水管网系统入流入渗评估的污染物过程线模型,对污水管网流量水质变化进行动态模拟和预测。本文研究了在旱流条件下污水管网中液位、流量和水质的基本变化特征,基于指数函数模型对液位与流量动态关系进行描述,并采用二阶傅里叶级数模型表征旱季流量和水质动态变化的基本规律。研究获得旱季流量和水质显著变化周期为24小时,生活区COD、氨氮、电导率等水质指标的均值和波动幅度大于污水厂和泵站。运用KS检验统计方法,识别了不同水质指标对入流入渗过程的响应,比选出电导率更适合作为评估入流入渗的水质指标。并在此基础上,构建了耦合污染物平衡方程和瞬时单位线的污染物过程线模型u(0,t)=1/(Γ())(/)^(-1)0)^(-/),实现对污水管网入流入渗过程的动态模拟。基于在线电导监测和降雨数据,对研究区域在小雨、中雨和大雨不同情景下的污水管网入流入渗动态过程进行模拟预测和定量评估。结果表明三种降雨情景下,小雨情景下的入流率为22.7%,入渗率为13.2%;中等情景下入流率为10.1%,入渗率为8.2%;大雨情景下入流率为8.1%,入渗率为3.5%。说明受制于系统的容量,随着降雨量的增加,入流入渗的比率逐渐减少。研究分析了动态水量水质过程模拟模型在旱季条件、不同区域、不同降雨类型、不同降雨事件下的参数不确定性。结果表明提高似然值的接受阈值对参数K_(RDI)和N_(RDI)的影响最明显。得到不同降雨情景下的参数90%置信区间,以小降雨为例,其入流率和入渗率的90%置信区间为[20.3%,23.8%]和[12.3%,15.8%]。入流入渗动态过程模型在不同区域的参数分布差异反映了不同区域管网健康状况等物理特征差异。基于旱流规律模型、动态入流入渗过程模型,建立污水管网动态水量水质过程模拟器,解析旱流和入流入渗动态过程,实现生活区、泵站、污水厂等不同区域尺度动态水量水质变化过程的可视化模拟。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703
【图文】：

结构性缺陷,管网

人孔盖、雨水管道的错接、地面径流等。入流是造成管网水量波动的主要原因，可以占到入流入渗总量的 70%-80%[8]。住宅区与污水管道的连接处很容易发生入流，因为其很容易被长期忽视，缺少检查与维护。入渗是通过管道塌陷处、人孔壁面而渗入到污水管中，主要因为暴雨后地下水位升高而引起。此外，当管道有缺口时，外部土壤也会因为侵蚀而进入管道，随着土壤流失，管道将缺乏周边支撑，最终在外部条件影响下，如附近施工挖掘、交通荷载等，将会导致管道塌陷。图 1-1 显示了管道中的一些破损情况[9]。(a) 破损 (b) 偏移 (c) 入渗

市政污水,收集系统,流量,入渗

第 1 章绪论雨引起的入流入渗引起的入流入渗(RDII)是正常旱季流量之外的部分，和一雪有关。在 1960 年代，最初出现了入流入渗这个术语（们的主要关注点在地下水的入渗。雨水的入流虽然偶被提研究。直到 1970 年代，入流入渗（I/I）才开始得到广泛到 1980 年代，降雨引起的入流入渗（RDII）才逐渐出现在定管道大小和污水厂容量时，RDII 是必须要考虑的因素雨水、街道雨水、建筑排水口以及雨水管道错接在市政污在一次降雨事件中，一个人孔的雨水入流量大概是 1in)[20]。但真正的入流入渗量尚未充分报导因为它难以精确水收集系统时需要一定的安全系数来保证管道的输送能力

【参考文献】