【摘要】：水資源分布不均勻性與人類(lèi)社會(huì)需水不均衡性的客觀存在使得長(zhǎng)距離輸水成為必然。長(zhǎng)距離輸水工程線路長(zhǎng)、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(guò)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(kāi)展了長(zhǎng)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(lèi)型污染物輸移擴(kuò)散特性的長(zhǎng)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(zhǎng)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(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的手段,針對(duì)不同類(lèi)型污染物的輸移擴(kuò)散過(guò)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(zhǎng)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(píng)價(jià)方法、應(yīng)急調(diào)控決策模型,建立多類(lèi)型突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)控預(yù)案庫(kù),構(gòu)建了適用于長(zhǎng)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(wèn)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(wèn)題的解決方法,提出了適用于長(zhǎng)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(kāi)展室內(nèi)物模試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)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(cè)值誤差在20%以?xún)?nèi),現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的誤差在10%以?xún)?nèi),從而說(shuō)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(zhǎng)距離輸水工程突發(fā)水污染事件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(duì)水質(zhì)要求的基礎(chǔ)上,利用AHP建立長(zhǎng)距離輸水工程突發(fā)水污染事件應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系,該體系分別從調(diào)控技術(shù)、社會(huì)影響、經(jīng)濟(jì)影響和環(huán)境影響四個(gè)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(píng)價(jià)體系的結(jié)果和污染物的類(lèi)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(jí)。通過(guò)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(píng)價(jià)方法的可行性,并將此風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(kāi)展了長(zhǎng)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(lèi)分析,確定在長(zhǎng)距離明渠輸水工程應(yīng)急調(diào)控過(guò)程中,同步閉閘方式更為合理。第五,開(kāi)展了閘門(mén)調(diào)控下污染物輸移擴(kuò)散規(guī)律及污染物快速識(shí)別的研究。提出峰值輸移距離隨閉閘時(shí)間與水波傳播時(shí)間的變化規(guī)律,同時(shí)揭示了污染物縱向長(zhǎng)度和峰值濃度達(dá)到一定時(shí)間后逐步趨于穩(wěn)定。提出在整個(gè)閉閘調(diào)控過(guò)程中,縱向長(zhǎng)度變化過(guò)程分為增長(zhǎng)階段、過(guò)渡階段和穩(wěn)定階段;峰值濃度變化過(guò)程分為衰減階段、過(guò)渡階段和穩(wěn)定階段。根據(jù)閘門(mén)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(shí)別公式,并且公式計(jì)算值與模擬值的相對(duì)誤差都在10%以?xún)?nèi)。第六,基于突發(fā)水污染事件風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)和污染物輸移擴(kuò)散特征分析,開(kāi)展長(zhǎng)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(mén)調(diào)控下污染物快速識(shí)別公式、冰期安全輸水條件及輸水工程特性,針對(duì)不同類(lèi)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(yǔ)言,開(kāi)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(duì)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(cè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)。試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)材料及儀器見(jiàn)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(chēng) 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(chēng) 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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：X52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2669053