暴雨径流潜流对峡谷分层型水源水库水质影响与水质原位改善
发布时间：2021-08-28 22:08
黑河金盆水库属于典型的峡谷分层型水库,是西安市最重要的供水水源,日平均供水80万m3。然而,近年来水体分层造成的底层缺氧和内源污染、表层藻类爆发以及暴雨径流对水库水质产生了显著影响。本文以黑河金盆水库水体分层的季节性变化为切入点,在大量现场监测的基础上,重点研究了:（1）黑河金盆水库热分层形成和混合规律;（2）暴雨径流潜流演变特征及对水库水质影响;（3）暴雨径流与水库潜流相关性及汛期调度方案研究;（4）扬水曝气系统技术改进;（5）不同运行工况下水库水质原位改善效果及运行优化。主要结论和成果包括:（1）4-5月为热分层形成期,期间表层水温迅速升高,垂向温差逐渐增大同时硅藻开始大量繁殖;6-9月为稳定分层期,期间表层水温进一步升高,6月底水库底部出现厌氧,沉积物中N、P、Fe、Mn、硫化物等开始释放,同时上层水中蓝藻开始转变为优势藻种,此间暴雨径流会对水库的热分层结构、水质产生显著影响;10月初随气温降低,温度分层开始削弱。自然混合时间一般在12月底或来年的1月初,完全混合初期水质恶化,随后水库完全混合状态基本保持至3月底。（2）高洪峰流量（入库流量大于1500m3/s）入库由底层潜入,潜...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图1.1分层水库稳定分层时水温结构及特征
入流水温高于水库底部水温，因此随着浑水异重流的潜入，水库底部水温得以提高，进而削弱水体热分层结构稳定性，有时甚至诱导水库水体提前混合。暴雨径流入流位置见图1.2，暴雨径流期间天气及水温的变化对垂向温度分布、水体混合模式及浮游植物生命活动产生显著影响[67-69]。图1.2 暴雨径流入流位置图暴雨径流入流水体溶解氧浓度高，暴雨径流进入水库以后会提升水体溶解氧含量、抑制内源污染物的释放[30]。然而，暴雨径流携带的易降解有机物会导致水体耗氧速率增加，当底部等温层溶解氧被消耗形成缺氧状态时会加剧底泥中污染物质的释放[27]、恶化水质、增加水处理成本[70,71]。合理排放高浊水体、选择合适的取水位置是解决汛期高浊问题的有效措施[72,73]。然而，目前对于暴雨径流潜流引起水源水库的水质问题研究较少，暴雨径流与水库潜流的关系尚不明确，潜流位置的计算方法鲜见报道。1.2.3 混合充氧水质原位改善技术1.2.3.1 表层混合充氧技术表面曝气是通过搅动表层水体，增加水与空气的接触面积，从而将空气中的氧气溶解到水中。常见的表层混合充氧技术如图 1.3 所示。轴流泵充氧装置通过轴流泵循环上下层水体实现表层充氧
比的要求：一是提供充足的氧气，这就要求等温层曝气器能够排出大二是限制深层水体的混合。与完全混合式相比，等温层充氧具有氧气求台数多等缺点。温层充氧设备的大小主要取决于等温层溶解氧消耗速率或者需要量、体积以及时间等因素，氧的供应速率应不小于氧的消耗速率。等温层可以进一步分为完全提升型和部分提升型。等温层充氧系统简图如图
【参考文献】：
期刊论文
[1]压力作用后蓝藻混凝沉淀性能研究[J]. 徐亚军,丛海兵,朱宸,王巍,朱学源. 给水排水. 2015(07)
[2]藻类有机物的特性研究[J]. 危有达,马军,文刚. 供水技术. 2015(03)
[3]水文流量测验中走航式ADCP技术的应用分析[J]. 张代超,万红,汪敏华. 水利科技与经济. 2015(01)
[4]水库异重流一维水沙耦合模型[J]. 王增辉,夏军强,李涛,郜国明,张俊华. 水科学进展. 2015(01)
[5]扬水曝气器类型对分层水库藻类控制效果的影响[J]. 孙昕,张梦丹,黄廷林,刘伟,马卫星. 环境科学研究. 2014(12)
[6]基于声学多普勒流速剖面仪（ADCP）的应用研究[J]. 陈福春,唐晶晶,康修洪,邓凌毅. 江西水利科技. 2014(02)
[7]某水库营养盐动态变化规律及影响因素分析[J]. 黄廷林,魏随旺,李天伟,马卫星. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2014(02)
[8]声学多普勒测流仪原理及应用[J]. 黄毅. 气象水文海洋仪器. 2013(04)
[9]百花水库水质模拟及季节性水质恶化控制对策[J]. 张靖,刘小龙,高洋,姜艳兴,李双,罗文芸,汪福顺. 上海大学学报(自然科学版). 2013(05)
[10]洪水对水库水温分层结构的影响[J]. 陶美,逄勇,王华,鲍琨. 水资源保护. 2013(05)
博士论文
[1]扬水曝气水源水质改善技术研究[D]. 丛海兵.西安建筑科技大学 2007
硕士论文
[1]深水型水库扬水曝气系统优化[D]. 张梦丹.西安建筑科技大学 2014
[2]分层水库等温层曝气动力学模型[D]. 段飞飞.西安建筑科技大学 2014
[3]供水管道铁释放现象影响因素研究[D]. 高玖藜.浙江大学 2013
[4]北方河道型深水水库季节性分层的水质响应特征及其水质污染原位控制研究[D]. 马越.西安建筑科技大学 2012
[5]黑河水库水质变化规律及扬水曝气应用效果研究[D]. 马卫星.西安建筑科技大学 2012
[6]扬水曝气技术改善黑河水库水源水质的应用研究[D]. 高超.西安建筑科技大学 2011
[7]温度分层及水深对扬水曝气器流场影响的CFD模拟[D]. 王进行.西安建筑科技大学 2010
[8]黑河水库水质及藻类监测和水体分层研究[D]. 邱二生.西安建筑科技大学 2010
[9]二维异重流数学模型研究及其在刘家峡水库中的应用[D]. 祁伟.中国水利水电科学研究院 2002
本文编号：3369332
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图1.1分层水库稳定分层时水温结构及特征
入流水温高于水库底部水温，因此随着浑水异重流的潜入，水库底部水温得以提高，进而削弱水体热分层结构稳定性，有时甚至诱导水库水体提前混合。暴雨径流入流位置见图1.2，暴雨径流期间天气及水温的变化对垂向温度分布、水体混合模式及浮游植物生命活动产生显著影响[67-69]。图1.2 暴雨径流入流位置图暴雨径流入流水体溶解氧浓度高，暴雨径流进入水库以后会提升水体溶解氧含量、抑制内源污染物的释放[30]。然而，暴雨径流携带的易降解有机物会导致水体耗氧速率增加，当底部等温层溶解氧被消耗形成缺氧状态时会加剧底泥中污染物质的释放[27]、恶化水质、增加水处理成本[70,71]。合理排放高浊水体、选择合适的取水位置是解决汛期高浊问题的有效措施[72,73]。然而，目前对于暴雨径流潜流引起水源水库的水质问题研究较少，暴雨径流与水库潜流的关系尚不明确，潜流位置的计算方法鲜见报道。1.2.3 混合充氧水质原位改善技术1.2.3.1 表层混合充氧技术表面曝气是通过搅动表层水体，增加水与空气的接触面积，从而将空气中的氧气溶解到水中。常见的表层混合充氧技术如图 1.3 所示。轴流泵充氧装置通过轴流泵循环上下层水体实现表层充氧
比的要求：一是提供充足的氧气，这就要求等温层曝气器能够排出大二是限制深层水体的混合。与完全混合式相比，等温层充氧具有氧气求台数多等缺点。温层充氧设备的大小主要取决于等温层溶解氧消耗速率或者需要量、体积以及时间等因素，氧的供应速率应不小于氧的消耗速率。等温层可以进一步分为完全提升型和部分提升型。等温层充氧系统简图如图
【参考文献】：
期刊论文
[1]压力作用后蓝藻混凝沉淀性能研究[J]. 徐亚军,丛海兵,朱宸,王巍,朱学源. 给水排水. 2015(07)
[2]藻类有机物的特性研究[J]. 危有达,马军,文刚. 供水技术. 2015(03)
[3]水文流量测验中走航式ADCP技术的应用分析[J]. 张代超,万红,汪敏华. 水利科技与经济. 2015(01)
[4]水库异重流一维水沙耦合模型[J]. 王增辉,夏军强,李涛,郜国明,张俊华. 水科学进展. 2015(01)
[5]扬水曝气器类型对分层水库藻类控制效果的影响[J]. 孙昕,张梦丹,黄廷林,刘伟,马卫星. 环境科学研究. 2014(12)
[6]基于声学多普勒流速剖面仪（ADCP）的应用研究[J]. 陈福春,唐晶晶,康修洪,邓凌毅. 江西水利科技. 2014(02)
[7]某水库营养盐动态变化规律及影响因素分析[J]. 黄廷林,魏随旺,李天伟,马卫星. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2014(02)
[8]声学多普勒测流仪原理及应用[J]. 黄毅. 气象水文海洋仪器. 2013(04)
[9]百花水库水质模拟及季节性水质恶化控制对策[J]. 张靖,刘小龙,高洋,姜艳兴,李双,罗文芸,汪福顺. 上海大学学报(自然科学版). 2013(05)
[10]洪水对水库水温分层结构的影响[J]. 陶美,逄勇,王华,鲍琨. 水资源保护. 2013(05)
博士论文
[1]扬水曝气水源水质改善技术研究[D]. 丛海兵.西安建筑科技大学 2007
硕士论文
[1]深水型水库扬水曝气系统优化[D]. 张梦丹.西安建筑科技大学 2014
[2]分层水库等温层曝气动力学模型[D]. 段飞飞.西安建筑科技大学 2014
[3]供水管道铁释放现象影响因素研究[D]. 高玖藜.浙江大学 2013
[4]北方河道型深水水库季节性分层的水质响应特征及其水质污染原位控制研究[D]. 马越.西安建筑科技大学 2012
[5]黑河水库水质变化规律及扬水曝气应用效果研究[D]. 马卫星.西安建筑科技大学 2012
[6]扬水曝气技术改善黑河水库水源水质的应用研究[D]. 高超.西安建筑科技大学 2011
[7]温度分层及水深对扬水曝气器流场影响的CFD模拟[D]. 王进行.西安建筑科技大学 2010
[8]黑河水库水质及藻类监测和水体分层研究[D]. 邱二生.西安建筑科技大学 2010
[9]二维异重流数学模型研究及其在刘家峡水库中的应用[D]. 祁伟.中国水利水电科学研究院 2002
本文编号：3369332
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