复杂条件下突发水污染事故应急模拟研究

【摘要】：自2005年松花江特大苯污染事故以来,我国对于突发性水污染事故的重视程度日益提高。频繁发生的突发性水污染事故,不仅对天然水体生态系统造成严重破坏,而且威胁事故点下游大中城市供水安全、迫使下游城市关闭水厂；不仅造成重大社会经济损失,而且多引发公众恐慌。在当前突发水污染问题频发的背景下,建立突发水污染事故应急预警模型对水体中污染物输移过程及浓度时空分布变化进行模拟与预警,以提高污染风险防范意识及加强应急能力建设,是突发水污染事故应急管理体系的重要研究方向,对于水环境污染防治和管理具有重要的现实意义和紧迫性。 根据污染物在水体中输移转化的机理,可将水体中污染物的输移转化过程分成两个部分：一是污染物随水流运动在空间上的物质输运及扩散；另一个是污染物通过在水体中生物化学过程作用造成在时间上的物质浓度衰减。根据复杂条件下突发水污染事故中污染物输移转化过程模拟方法的差异,对突发水污染事故应急模型进行研究,具体内容及结论如下： 1.根据突发水污染事故发生的特点,通过对事故发生区域水体类型的不确定性、特征污染物的随机性以及应急措施的不固定性等方面的分析讨论,提出了事故模拟中存在的复杂边界、复杂污染物种类以及复杂应急措施等条件,探讨并初步提出了复杂条件下突发水污染事故应急模拟方法体系。 2.根据深圳河湾的地形、水文及污染负荷等信息,建立并验证了深圳河湾突发水污染应急模型,结果表明本文所建模型能够很好地模拟深圳河湾水体中水动力过程及污染物输移扩散过程。通过对不同水文条件下流场与污染物输移扩散过程的模拟以及余流场的讨论,对深圳河湾水动力及污染物输移规律进行分析与探讨。 3.通过对同一水污染事故在不同水文条件下,污染物浓度时空变化的模拟,探讨了不同水文条件对突发水污染事故中污染物输移扩散过程的影响。对不同监测断面在不同水文条件下污染物浓度变化的差异进行分析,讨论了径流与潮流对突发水污染事故中污染物Cd浓度时空分布变化的影响。结果表明,在突发水污染事故条件下,深圳河感潮河段内污染物浓度的变化过程主要受到来流径流的影响,改变径流条件,可以很好地控制感潮河段中污染物的浓度变化过程。 4.通过水体中污染物衰减系数影响因素的分析,讨论了实验室水平内不同措施对特征污染物去除效果,对实验室内相关研究成果进行总结并采用回归分析的方法提出了不同措施下污染物衰减系数变化的动力学方程。同时通过对模型中污染物输移方程离散求解过程的分析,根据不同应急工程措施的作用机理,有针对性地对模型计算代码进行调整修改,将所得的污染物衰减系数变化动力学方程与原污染物输移方程进行耦合求解,得出新的适用于不同应急措施的污染物输移方程组。并对同一起水污染事故进行模拟,通过非参数假设检验的统计学方法,比较了不同监测断面在不同工程应急措施下应急效果的差异。结果表明在本文设定的突发水污染事故条件下,罗湖断面、布吉河口最佳应急措施为引水冲污；福田河口、深圳河口最佳应急措施为PACl混凝；但对于对于整个深圳河湾水域而言,PACl混凝沉淀效果是最优的。 【关键词】：突发水污染模拟 工程应急措施 衰减系数 深圳河湾 EFDC
【学位授予单位】：中央民族大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 前言10-17
• 1.1 研究背景及意义10-14
• 1.2 研究内容及技术路线14-17
• 第2章 突发水污染事故应急模拟研究进展17-31
• 2.1 水污染事故应急及监测体系研究18-20
• 2.2 水污染事故应急预警模型应用研究20-28
• 2.3 EFDC模型在水污染事故应急预警中的应用28-29
• 2.4 小结29-31
• 第3章 复杂条件下水污染事故模拟处置方法31-64
• 3.1 复杂的边界条件下应急模拟方法32-41
• 3.2 复杂的污染物种类的模拟方法41-47
• 3.3 复杂的应急措施及其处置方法47-53
• 3.4 数值模拟计算理论与方法53-62
• 3.5 小结62-64
• 第4章 深圳河湾突发水环境污染模拟研究64-100
• 4.1 深圳河湾突发水环境模型建立64-69
• 4.2 模型验证和分析69-78
• 4.3 深圳河湾水动力及污染物输移规律分析78-83
• 4.4 不同水文条件下突发水污染事故模拟讨论83-98
• 4.5 小结98-100
• 第5章 突发水污染事故不同应急方案比较100-118
• 5.1 污染物衰减系数的影响因素及人工衰减系数讨论100-103
• 5.2 污染物与处理物耦合求解方法与计算条件103-107
• 5.3 不同应急措施对模拟结果的影响分析107-117
• 5.4 小结117-118
• 第6章 结论与展望118-121
• 6.1 主要结论118-119
• 6.2 主要创新点119-120
• 6.3 不足及展望120-121
• 参考文献121-130
• 致谢130-131
• 攻读学位期间发表的学术论文目录131

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