【摘要】：水資源分布不均勻性與人類社會需水不均衡性的客觀存在使得長距離輸水成為必然。長距離輸水工程線路長、分布廣、平立交建筑物眾多、要求實(shí)行不間斷供水,部分沿線穿過城鎮(zhèn),工業(yè)企業(yè)密集,易發(fā)生突發(fā)水污染事件。事件發(fā)生后,管理者需要快速知道污染事件發(fā)生位置,污染范圍及事件風(fēng)險(xiǎn),并依據(jù)污染物輸移擴(kuò)散規(guī)律確定合理有效的調(diào)控方案,最大程度降低事件的不利影響。論文基于此,開展了長距離輸水工程突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)控決策體系研究。論文的研究成果主要包括以下幾方面:第一,提出了基于不同類型污染物輸移擴(kuò)散特性的長距離輸水工程突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)控決策體系。該體系緊密結(jié)合了長距離輸水工程突發(fā)水污染事件性質(zhì)及工程需求,采用數(shù)值模擬、物模試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)相結(jié)合的手段,針對不同類型污染物的輸移擴(kuò)散過程,借鑒層次結(jié)構(gòu)分析法、協(xié)調(diào)度模型等相關(guān)學(xué)科的研究成果,提出長距離輸水工程突發(fā)水污染事件追蹤溯源方法、風(fēng)險(xiǎn)評價方法、應(yīng)急調(diào)控決策模型,建立多類型突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)控預(yù)案庫,構(gòu)建了適用于長距離輸水工程的突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)控決策體系。第二,參照反問題的研究成果,結(jié)合水污染自身的特點(diǎn)和成熟的數(shù)學(xué)物理反問題的解決方法,提出了適用于長距離輸水工程的突發(fā)水污染事件追蹤溯源方法。采用公式推導(dǎo)、數(shù)值模擬方法,提出了適用于單一明渠和串聯(lián)明渠的污染物特征參數(shù)量化公式;開展室內(nèi)物模試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)證公式的合理性,并依據(jù)量化公式提出了污染源投放量及污染源位置的計(jì)算公式。結(jié)果表明,物模試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測值誤差在20%以內(nèi),現(xiàn)場實(shí)測值與預(yù)測值的誤差在10%以內(nèi),從而說明污染物特征參數(shù)量化公式的合理性和追蹤溯源方法的準(zhǔn)確性。第三,基于AHP方法與協(xié)調(diào)發(fā)展度模型,提出了長距離輸水工程突發(fā)水污染事件風(fēng)險(xiǎn)評價方法。在充分考慮污染物的物理化學(xué)性質(zhì)和事件渠道風(fēng)險(xiǎn)及對水質(zhì)要求的基礎(chǔ)上,利用AHP建立長距離輸水工程突發(fā)水污染事件應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)評價體系,該體系分別從調(diào)控技術(shù)、社會影響、經(jīng)濟(jì)影響和環(huán)境影響四個方面提出了12項(xiàng)指標(biāo),并提出指標(biāo)的判斷標(biāo)準(zhǔn);最后根據(jù)評價體系的結(jié)果和污染物的類型,結(jié)合協(xié)調(diào)發(fā)展度模型,計(jì)算污染調(diào)控體系和事件影響體系的協(xié)調(diào)發(fā)展度,從而確定突發(fā)水污染事件風(fēng)險(xiǎn)等級。通過文獻(xiàn)案例從側(cè)面驗(yàn)證了該突發(fā)水污染事件風(fēng)險(xiǎn)評價方法的可行性,并將此風(fēng)險(xiǎn)評價方法應(yīng)用到實(shí)際示范工程中,為突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)控及處置提供有力的信息支持。第四,開展了長距離輸水工程突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)控方式的研究。提出了同步閉閘和異步閉閘方式下污染物輸移擴(kuò)散規(guī)律,并結(jié)合AHP-灰色聚類分析,確定在長距離明渠輸水工程應(yīng)急調(diào)控過程中,同步閉閘方式更為合理。第五,開展了閘門調(diào)控下污染物輸移擴(kuò)散規(guī)律及污染物快速識別的研究。提出峰值輸移距離隨閉閘時間與水波傳播時間的變化規(guī)律,同時揭示了污染物縱向長度和峰值濃度達(dá)到一定時間后逐步趨于穩(wěn)定。提出在整個閉閘調(diào)控過程中,縱向長度變化過程分為增長階段、過渡階段和穩(wěn)定階段;峰值濃度變化過程分為衰減階段、過渡階段和穩(wěn)定階段。根據(jù)閘門調(diào)控下污染物輸移擴(kuò)散規(guī)律,結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果,采用線性擬合的方法,提出了污染物快速識別公式,并且公式計(jì)算值與模擬值的相對誤差都在10%以內(nèi)。第六,基于突發(fā)水污染事件風(fēng)險(xiǎn)等級評價和污染物輸移擴(kuò)散特征分析,開展長距離輸水工程突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)控決策及預(yù)案研究。根據(jù)閘門調(diào)控下污染物快速識別公式、冰期安全輸水條件及輸水工程特性,針對不同類型污染物提出常規(guī)輸水和冰期輸水下突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)控策略,并將該方法應(yīng)用到示范工程中。最后,利用C++和C#語言,開發(fā)了南水北調(diào)中線工程突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)控預(yù)案可視化系統(tǒng),為突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)控及處置提供決策支持。
【圖文】：

在水力學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的示蹤劑。試驗(yàn)中依靠 752N 分析，，建立吸光度和濃度值的線性關(guān)系曲線。分結(jié)構(gòu)的物質(zhì)對電磁輻射選擇性吸收而建立的分析在 200nm～800nm，試驗(yàn)采用的羅丹明 B 的最吸測波長范圍內(nèi)。試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)材料及儀器見表。表 2-14 試驗(yàn)設(shè)備及儀器設(shè)備 數(shù)量 儀器及設(shè)備 水槽 1 可溶污染物投放裝置泵 1 ADV 流速儀 水位計(jì) 6 水位采集接收器 流速儀 6 流速采集接收器 分光光度計(jì) 2 電子稱 輸線 若干 燒杯、容量瓶、取樣管和樣

循環(huán)水槽 1 可溶污染物投放裝置 1提水泵 1 ADV 流速儀 1自計(jì)式水位計(jì) 6 水位采集接收器 1旋槳式流速儀 6 流速采集接收器 1752N 型紫外線分光光度計(jì) 2 電子稱 1數(shù)據(jù)傳輸線 若干 燒杯、容量瓶、取樣管和樣品架 若干圖 2-10 試驗(yàn)配制的羅丹明溶液
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X52

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉曉輕;練繼建;馬超;;梯形輸水明渠溢油運(yùn)移特性數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究[J];南水北調(diào)與水利科技;2016年01期

2 王浩;鄭和震;雷曉輝;蔣云鐘;;南水北調(diào)中線干線水質(zhì)安全應(yīng)急調(diào)控與處置關(guān)鍵技術(shù)研究[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2016年02期

3 王家彪;雷曉輝;廖衛(wèi)紅;王浩;;基于耦合概率密度方法的河渠突發(fā)水污染溯源[J];水利學(xué)報(bào);2015年11期

4 劉學(xué)武;;灰色定權(quán)聚類在生態(tài)移民無土安置區(qū)適宜性評估中的應(yīng)用[J];國土資源科技管理;2015年04期

5 韓冬;;城鎮(zhèn)化中期向成熟期轉(zhuǎn)變過程中人口、經(jīng)濟(jì)、土地協(xié)調(diào)度發(fā)展——以天津?yàn)槔齕J];國土資源科技管理;2015年02期

6 王久振;余健;徐林;李天兵;李斌;;利用粒子群算法求解管網(wǎng)污染源反向追蹤模型[J];安全與環(huán)境學(xué)報(bào);2014年05期

7 王化中;強(qiáng)鳳嬌;賀寶成;;基于改進(jìn)的中心點(diǎn)三角白化權(quán)函數(shù)灰評估新方法[J];統(tǒng)計(jì)與決策;2014年08期

8 張成;李慶國;錢俊;;大型輸水渠道的區(qū)間調(diào)度方式研究[J];水力發(fā)電學(xué)報(bào);2014年02期

9 周超;陳政;蔣婷婷;景龍飛;;突發(fā)水污染事故污染云團(tuán)快速追蹤實(shí)驗(yàn)研究[J];水資源與水工程學(xué)報(bào);2014年02期

10 宋利祥;楊芳;胡曉張;楊莉玲;周建中;;感潮河網(wǎng)二維水流-輸運(yùn)耦合數(shù)學(xué)模型[J];水科學(xué)進(jìn)展;2014年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 穆杰;長距離輸水工程突發(fā)水污染事件風(fēng)險(xiǎn)評價與預(yù)警預(yù)案研究[D];天津大學(xué);2015年

2 張杰平;跨流域調(diào)水補(bǔ)償制度創(chuàng)新研究[D];武漢大學(xué);2012年

3 張晨;長距離調(diào)水工程水質(zhì)安全研究與應(yīng)用[D];天津大學(xué);2008年

4 韓延成;長距離調(diào)水工程渠道輸水控制數(shù)學(xué)模型研究及非恒定流仿真模擬系統(tǒng)[D];天津大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 張佩;基于經(jīng)濟(jì)損益分析的突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)評估及應(yīng)對策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 陳睿;地方政府突發(fā)性水污染事件的應(yīng)急管理[D];上海師范大學(xué);2014年

3 劉曉輕;河渠輸水工程油類污染物運(yùn)移特征及其控制研究[D];天津大學(xué);2014年

4 郭慶園;南水北調(diào)京石段水質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究[D];青島理工大學(xué);2011年

5 陳媛華;河流突發(fā)環(huán)境污染事件源項(xiàng)反演及程序設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

6 楊永俊;突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)流程構(gòu)建及預(yù)案評價[D];大連理工大學(xué);2009年

7 周紅新;BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于聲波法爐內(nèi)切圓流場監(jiān)測的實(shí)驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2005年

本文編號：2669053