汾河水库突发事件水污染模拟与应急处置研究

【摘要】：近年来，随着地区经济的不断发展，流域突发水污染事件频繁发生，不仅对下游水环境安全造成威胁，同时也给社会经济带来了巨大损失。我国对于突发性水污染事件的重视程度自2005年松花江发生特大苯污染事故以来日益提高。当前，国内外对突发水污染事件的关注点主要集中在对海上溢油事件的研究，而较少提及专门针对内河流域特别是水库库区的突发水环境事件。作为山西省最大的水库，汾河水库担负着为省城城市供水的重任，是山西省内供水量、供水范围最大的饮用水水源地，一旦发生水污染事件，将带来巨大的负面影响。因此，在当前突发水污染事件频发的背景下，研究以山西省自然科学基金为依托，选取汾河水库作为研究对象，在实地踏勘的基础上，收集有关数据资料，了解当地的区域自然环境，从固定源、移动源及流域源三个角度出发对汾河水库潜在环境风险源进行辨识，构建二维浅水流动的水动力-水质耦合模型，在所建立模型的基础上，采用情景分析法，对汾河水库不同情景下突发水污染事件污染物的迁移扩散规律进行模拟研究，旨在为水库突发水污染事件时应急监测方案的制定、应急处置方向的确定提供数据基础和理论依据，具有一定的理论价值和现实意义。主要研究成果如下： （1）数字化处理。通过实地踏勘及资料收集，掌握汾河水库周边环境概况；借助GPS定位技术结合遥感影像资料，确定边缘点位坐标，将水库边界条件进行了数字化；利用工程技术资料及现场资料等，借助计算机技术，对地形进行了处理；生成了水库库区进出口流量、蒸发量、降雨量时间序列。 （2）潜在风险源的识别。根据污染源调查结果，结合对水库周边环境、运行方式的分析，从固定源、移动源以及流域源三大类别风险源出发，对汾河干流上游及水库周边潜在的环境风险源进行了识别。结果表明，汾河水库流域存在三类主要风险源，一是工业污染源，其二是交通风险源，第三是引水工程风险源。 （3）水动力-水质模型建立。根据对水库自然结构及特性的分析，针对水动力及水质两个模块，构建了浅水流动的二维平面水动力-水质耦合模型，为研究突发水污染事件污染物的迁移扩散规律奠定基础。 （4）仿真模拟。采用情景分析法，以污染源类型及驱动力为主要因素，针对突发水污染事件设置了十二种情形，利用所建立的二维水动力-水质耦合模型对各种情景污染物的迁移扩散进行了模拟，来揭示污染物在每一种情景下的走向以及空间分布规律，为汾河水库突发环境事件应急监测及应急处置提供决策依据。 （5）应急处置措施研究。基于突发水污染事件环境风险源辨识结果及模拟结果，对水库突发水污染事件后的应急监测及处置进行了分析和研究，探索性的提出了各类事件发生后的应急监测流程、方法及策略，以及有毒有害有机物、重金属、生物污染应急处置方法和后续长期的生态恢复建设措施。 【关键词】：汾河水库 突发水污染事件 模型 模拟
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X524
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意义12
• 1.2 国内外研究进展12-16
• 1.2.1 水环境模型研究进展12-13
• 1.2.2 突发性水污染事件应急研究进展13-16
• 1.3 研究内容和技术路线16-19
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 技术路线17-19
• 第二章 基础理论与技术方法19-27
• 2.1 突发水污染事件概述19-22
• 2.1.1 突发性水污染事件的概念19
• 2.1.2 突发性水污染事件的特点19-21
• 2.1.3 突发性水污染事件的危害21-22
• 2.1.4 突发性水污染事件风险源的分类22
• 2.2 突发性水污染事件仿真模拟研究理论基础22-27
• 2.2.1 水库水流特性概述22-23
• 2.2.2 水环境数学模型概述23-27
• 第三章 水环境概况与风险源识别27-33
• 3.1 区域自然环境概况27-29
• 3.1.1 地理位置27
• 3.1.2 地形地貌27-28
• 3.1.3 气候气象28
• 3.1.4 河流水系28-29
• 3.1.5 区域重点保护目标29
• 3.2 风险源辨识29-33
• 3.2.1 固定风险源识别30
• 3.2.2 移动风险源识别30-31
• 3.2.3 流域风险源识别31
• 3.2.4 识别结论31-33
• 第四章 浅水流动水动力—水质耦合模型建立33-43
• 4.1 浅水流动二维水动力模型建立33-38
• 4.1.1 模型假设33
• 4.1.2 控制方程33-34
• 4.1.3 主要参数34-35
• 4.1.4 模型求解35-38
• 4.2 物质输移扩散二维模型建立38-43
• 4.2.1 模型假设38
• 4.2.2 控制方程38
• 4.2.3 模型求解38-43
• 第五章 汾河水库突发事件水污染模拟43-81
• 5.1 情景分析43
• 5.2 仿真模拟43-49
• 5.2.1 二维水动力仿真模拟43-49
• 5.2.2 二维水质仿真模拟49
• 5.3 模拟结果49-78
• 5.3.1 情景一模拟结果49-52
• 5.3.2 情景二模拟结果52-54
• 5.3.3 情景三模拟结果54-56
• 5.3.4 情景四模拟结果56-59
• 5.3.5 情景五模拟结果59-61
• 5.3.6 情景六模拟结果61-64
• 5.3.7 情景七模拟结果64-66
• 5.3.8 情景八模拟结果66-69
• 5.3.9 情景九模拟结果69-71
• 5.3.10 情景十模拟结果71-73
• 5.3.11 情景十一模拟结果73-75
• 5.3.12 情景十二模拟结果75-78
• 5.4 结果统计与分析78-79
• 5.5 结论79-81
• 第六章 突发水污染事件应急处置措施81-85
• 6.1 应急监测81-82
• 6.2 应急处置82-85
• 第七章 结论和建议85-87
• 7.1 结论85-86
• 7.2 建议86-87
• 参考文献87-93
• 致谢93-95
• 攻读学位期间发表的学术论文目录95

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