本文關(guān)鍵詞：汾河水庫(kù)突發(fā)環(huán)境事件數(shù)值模擬研究

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【摘要】：我國(guó)北方干旱地區(qū)普遍存在資源性缺水的問(wèn)題,水庫(kù)已經(jīng)成為很多城市的主要水源地,水庫(kù)突發(fā)環(huán)境事件不僅威脅居民飲水安全,而且會(huì)影響城市穩(wěn)定,引發(fā)社會(huì)公共危機(jī)。國(guó)內(nèi)外突發(fā)環(huán)境事件的研究大多數(shù)集中在海域與河流,針對(duì)水庫(kù)突發(fā)環(huán)境事件的研究相對(duì)較少,尚未形成系統(tǒng)的理論成果來(lái)指導(dǎo)水庫(kù)突發(fā)環(huán)境事件的應(yīng)急處置工作。汾河水庫(kù)是山西省最大的飲用水水源地,水庫(kù)控制流域內(nèi)工業(yè)企業(yè)布局復(fù)雜,周邊路網(wǎng)發(fā)達(dá),一旦這些區(qū)域突發(fā)環(huán)境事件將嚴(yán)重影響省城太原及周邊區(qū)域居民的飲水安全。因此,有必要對(duì)汾河水庫(kù)突發(fā)環(huán)境事件進(jìn)行深入研究。本文以汾河水庫(kù)為研究對(duì)象,應(yīng)用環(huán)境系統(tǒng)分析的思想方法,確定研究技術(shù)路線;以數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ),進(jìn)行實(shí)地調(diào)研,識(shí)別水庫(kù)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源及風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì);構(gòu)建汾河水庫(kù)二維水動(dòng)力-水質(zhì)耦合模型;設(shè)置不同情景對(duì)突發(fā)環(huán)境事件進(jìn)行預(yù)先模擬,確定不同情景下污染物的擴(kuò)散路徑、擴(kuò)散范圍、濃度分布的規(guī)律,當(dāng)突發(fā)環(huán)境事件真正發(fā)生時(shí),可以對(duì)污染物的擴(kuò)散路徑、擴(kuò)散范圍及濃度分布進(jìn)行指導(dǎo),論文的研究成果主要體現(xiàn)在:(1)針對(duì)我國(guó)北方干旱地區(qū)水庫(kù)的水環(huán)境特點(diǎn),應(yīng)用系統(tǒng)化的思想方法,綜合水動(dòng)力模型、物質(zhì)輸移擴(kuò)散模型,形成一套可以定性定量進(jìn)行水庫(kù)突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急處置的技術(shù)體系。(2)通過(guò)實(shí)地勘探了解汾河水庫(kù)的地理位置,通過(guò)GPS定位確定汾河水庫(kù)邊緣點(diǎn)位坐標(biāo),借助gis技術(shù)數(shù)字化水庫(kù)邊界;建立三角形網(wǎng)格系統(tǒng)并導(dǎo)入水深文件,經(jīng)過(guò)三角內(nèi)插、邊界外延和多次平滑處理獲得數(shù)值地形;生成庫(kù)區(qū)進(jìn)出水、蒸發(fā)降雨及風(fēng)速風(fēng)向的時(shí)間序列;建立水動(dòng)力-水質(zhì)耦合模型,進(jìn)行參數(shù)率定和模型驗(yàn)證,最終確定參數(shù)取值。(3)從固定源和移動(dòng)源出發(fā),識(shí)別汾河水庫(kù)上游以及周邊道路的潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源,確定汾河水庫(kù)流域的固定風(fēng)險(xiǎn)源主要是上游的工業(yè)企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)源,移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)源主要是周邊道路的交通事故風(fēng)險(xiǎn)源,篩選出具有代表性的固定風(fēng)險(xiǎn)源、移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)源及其風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)。(4)分別考慮事件源、初始濃度、排放入口、風(fēng)向及風(fēng)速對(duì)污染物擴(kuò)散路徑、擴(kuò)散范圍及濃度分布的影響,設(shè)置多種情景,利用建立的二維水動(dòng)力-水質(zhì)耦合模型進(jìn)行汾河水庫(kù)突發(fā)環(huán)境事件數(shù)值模擬,揭示不同情景下污染物的遷移擴(kuò)散及濃度分布規(guī)律。(5)突發(fā)環(huán)境事件模擬分析得:1)當(dāng)事件源、排放入口及風(fēng)作用均相同時(shí),污染物初始濃度增加,水庫(kù)的污染物擴(kuò)散范圍不變,但水庫(kù)的超標(biāo)面積增加;同一點(diǎn)的污染物濃度與初始濃度正比例相關(guān)。2)當(dāng)事件源、排放入口及初始濃度相同時(shí),無(wú)風(fēng)時(shí)污染物以排放入口為中心向四周輻射狀擴(kuò)散,有風(fēng)時(shí)污染物擴(kuò)散路徑改變,擴(kuò)散速率增加;風(fēng)向決定污染物的擴(kuò)散路徑,風(fēng)速的大小決定污染物的擴(kuò)散的速率及擴(kuò)散范圍;風(fēng)速相同時(shí),污染物的擴(kuò)散速率西北風(fēng)西南風(fēng);風(fēng)向相同時(shí),污染物的擴(kuò)散面積和超標(biāo)面積與風(fēng)速近似服從線性關(guān)系。3)當(dāng)事件源、初始濃度、風(fēng)向及風(fēng)速都相同時(shí),污染物的擴(kuò)散范圍東側(cè)排放口北部上游干流入口西部澗河入口。(6)基于汾河水庫(kù)突發(fā)環(huán)境事件模擬結(jié)果,確定不同情況下污染物的擴(kuò)散路徑、擴(kuò)散距離、擴(kuò)散范圍及污染程度與排放入口、初始濃度、風(fēng)向及風(fēng)速的關(guān)系,建立突發(fā)環(huán)境事件后可快速查詢污染物遷移擴(kuò)散及濃度分布的應(yīng)急預(yù)估表,并探索性地提出了突發(fā)環(huán)境事件的應(yīng)急防范措施。本研究綜合水動(dòng)力模型、物質(zhì)輸移擴(kuò)散模型,較系統(tǒng)的分析了汾河水庫(kù)突發(fā)環(huán)境事件時(shí)污染物的遷移擴(kuò)散和濃度分布規(guī)律。為汾河水庫(kù)突發(fā)環(huán)境事件時(shí)確定污染物的擴(kuò)散路徑、擴(kuò)散范圍及濃度分布進(jìn)行指導(dǎo),具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X524

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本文編號(hào)：1256880