基于传质原理的二维随机水质模型研究与应用
发布时间：2021-07-20 15:48
随机微分方程是解决复杂非线性和不确定性问题的有效工具,其在水污染控制规划领域的应用研究在国内外尚处于起步阶段。在较全面分析评述了河流水质模型的研究现状、传质原理、随机过程与扩散理论的基础上,本文提出并建立了基于传质原理的二维随机水质模型,主要用于河流污染带的模拟预测以及突发性水污染事故的实时预警,对水质模型的建模方法、建模原理以及河流排污口近区污染物初始浓度的模拟计算等进行了一些探索性的工作,为水质模拟提供了新途径,同时提高了国内现有水质预警模型的精度。论文假设河流中污染物浓度ct按几何Brown运动变化,由此引入一个非平稳随机过程,其中污染物初始浓度c0和污染物综合衰减系数α视为两个待定常数。在详细分析了河流中污染物的扩散过程、假设污染物在没有达到全水深混合之前只是在部分水深达到均匀混合之后,提出了c0的理论计算公式,其中部分均匀混合水深h p是关键参数。另外,为充分利用河流中实测污染物浓度数据序列,基于对灰数据处理及其建模思路的分析,通过积分构造一次生成序列,建立了非等间距序列一阶模型,给出了ct的时间响应函数表达式。实际算例表明,该模型对河流中实测污染物浓度的模拟误差一般小于15...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：195 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
重庆黄沙溪河道水文水质同步观测断面布置示意图
面上实测垂线不少于 5 条，主要集中在左岸，由岸边向河中逐渐拉开，每条上布置 3 个测点，垂向平均浓度由 3 点水样混合后测定。详细数据见表 3.5。 NH4+-N 作为污染物浓度的指标，主要是因为 NH4+-N 污染带的实测浓度数据比较稳定可靠。根据各断面实测流速的横向、垂向分布图（图 3.2），可以得到黄沙溪排污近非主流区（距左岸 40～140 m 流速较平稳范围）断面 H2~H6 平均流速及方差表 3.6。从计算结果可知，平水期和枯水期黄沙溪岸边排污局部平均流速分别6 m/s 和 1.06 m/s，两个值差别不大，与水文水质同步实测的结论相符。表 3.5 重庆黄沙溪排污口实测基本数据[2]Table 3.5 On-the-spot data near the pollution discharge orifice at Huangshaxi in Chongqing排放浓度（mg/L） 背景浓度（mg/L）期 实测日期水位（m）流量（m3/s）污水量（m3/s） CODCrNH4+-N CODCrNH4+-期 1997.10.31 165.01 6620 0.124 205.67 386.7 9.85 0.316期 1997.12.15 162.84 3460 0.101 264 28.6 9.68 0.326
表 3.11 1997 年重庆黄沙溪污染带 NH4+-N 实测数据分析le 3.11 Analysis on concentration NH4+-N of Huangshaxi pollution mixing zone 间0c（mg/L）q（m3/s）0c′（mg/L）mc（mg/L）( )0 mq c c′ （g/s）u（m/s）0.30 2.25 0.117 386.7 0.31647.91.162.15 1.40 0.101 28.6 0.3262.91.06据黄沙溪污染带观测断面河道地形及观测水位图（见图 3.3），可H1 断面和H2 断面之间的黄沙溪排污口附近横向100m范围内的岸约为 3.5 m ~ 4 m，枯水期约为 1.5 m ~ 2 m，两者均取上限数据进表 3.11 的数据分析结果，可得到污染带初始混合区域B 与ph 各种，见表 3.12。
【参考文献】：
期刊论文
[1]突发性水污染事故的应急筹备[J]. 陆曦,梅凯. 给水排水. 2007(06)
[2]梯形渠道岸边排污浓度分布的理论分析[J]. 刘昭伟,陈永灿,王智勇,程香菊. 环境科学学报. 2007(02)
[3]完善饮用水水源保护预警应急机制[J]. 马放,邱珊. 环境保护. 2007(02)
[4]基于GIS的数字西江水质预警预报系统设计和应用[J]. 朱灿,李兰,董红,代荣霞,李艳萍. 中国农村水利水电. 2006(10)
[5]哈尔滨气化厂(达连河)供水系统应对硝基苯污染的措施与效果[J]. 崔福义,李伟光,张悦,赵志伟,姜殿臣,韩雪东,吕德全,牛玉梅,张振宇. 给水排水. 2006(06)
[6]松花江和北江水污染事件中的城市供水应急处理技术[J]. 张晓健. 给水排水. 2006(06)
[7]美国水质模型研究进展综述[J]. 李云生,刘伟江,吴悦颖,王东. 水利水电技术. 2006(02)
[8]渗透系数的空间变异性对污染物运移的影响研究[J]. 阎婷婷,吴剑锋. 水科学进展. 2006(01)
[9]基于MCMC法的水质模型参数不确定性研究[J]. 王建平,程声通,贾海峰. 环境科学. 2006(01)
[10]水质模型参数优化的遗传算法实现及控制参数分析[J]. 王建平,程声通,贾海峰. 环境科学. 2005(03)
本文编号：3293117
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：195 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
重庆黄沙溪河道水文水质同步观测断面布置示意图
面上实测垂线不少于 5 条，主要集中在左岸，由岸边向河中逐渐拉开，每条上布置 3 个测点，垂向平均浓度由 3 点水样混合后测定。详细数据见表 3.5。 NH4+-N 作为污染物浓度的指标，主要是因为 NH4+-N 污染带的实测浓度数据比较稳定可靠。根据各断面实测流速的横向、垂向分布图（图 3.2），可以得到黄沙溪排污近非主流区（距左岸 40～140 m 流速较平稳范围）断面 H2~H6 平均流速及方差表 3.6。从计算结果可知，平水期和枯水期黄沙溪岸边排污局部平均流速分别6 m/s 和 1.06 m/s，两个值差别不大，与水文水质同步实测的结论相符。表 3.5 重庆黄沙溪排污口实测基本数据[2]Table 3.5 On-the-spot data near the pollution discharge orifice at Huangshaxi in Chongqing排放浓度（mg/L） 背景浓度（mg/L）期 实测日期水位（m）流量（m3/s）污水量（m3/s） CODCrNH4+-N CODCrNH4+-期 1997.10.31 165.01 6620 0.124 205.67 386.7 9.85 0.316期 1997.12.15 162.84 3460 0.101 264 28.6 9.68 0.326
表 3.11 1997 年重庆黄沙溪污染带 NH4+-N 实测数据分析le 3.11 Analysis on concentration NH4+-N of Huangshaxi pollution mixing zone 间0c（mg/L）q（m3/s）0c′（mg/L）mc（mg/L）( )0 mq c c′ （g/s）u（m/s）0.30 2.25 0.117 386.7 0.31647.91.162.15 1.40 0.101 28.6 0.3262.91.06据黄沙溪污染带观测断面河道地形及观测水位图（见图 3.3），可H1 断面和H2 断面之间的黄沙溪排污口附近横向100m范围内的岸约为 3.5 m ~ 4 m，枯水期约为 1.5 m ~ 2 m，两者均取上限数据进表 3.11 的数据分析结果，可得到污染带初始混合区域B 与ph 各种，见表 3.12。
【参考文献】：
期刊论文
[1]突发性水污染事故的应急筹备[J]. 陆曦,梅凯. 给水排水. 2007(06)
[2]梯形渠道岸边排污浓度分布的理论分析[J]. 刘昭伟,陈永灿,王智勇,程香菊. 环境科学学报. 2007(02)
[3]完善饮用水水源保护预警应急机制[J]. 马放,邱珊. 环境保护. 2007(02)
[4]基于GIS的数字西江水质预警预报系统设计和应用[J]. 朱灿,李兰,董红,代荣霞,李艳萍. 中国农村水利水电. 2006(10)
[5]哈尔滨气化厂(达连河)供水系统应对硝基苯污染的措施与效果[J]. 崔福义,李伟光,张悦,赵志伟,姜殿臣,韩雪东,吕德全,牛玉梅,张振宇. 给水排水. 2006(06)
[6]松花江和北江水污染事件中的城市供水应急处理技术[J]. 张晓健. 给水排水. 2006(06)
[7]美国水质模型研究进展综述[J]. 李云生,刘伟江,吴悦颖,王东. 水利水电技术. 2006(02)
[8]渗透系数的空间变异性对污染物运移的影响研究[J]. 阎婷婷,吴剑锋. 水科学进展. 2006(01)
[9]基于MCMC法的水质模型参数不确定性研究[J]. 王建平,程声通,贾海峰. 环境科学. 2006(01)
[10]水质模型参数优化的遗传算法实现及控制参数分析[J]. 王建平,程声通,贾海峰. 环境科学. 2005(03)
本文编号：3293117
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