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《青岛理工大学》 2012年
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南水北调东线南四湖水流水质模拟技术及其应用

任杰  
【摘要】:我国水资源南方多、北方少,水资源短缺严重制约着北方经济社会的发展,而南水北调东线工程实施从长江调水,从根本上缓解山东和华北地区的缺水问题。南水北调东线一期工程计划在2013年正式通水,要求到2012年底作为重要输水调蓄湖泊的南四湖,其水质要稳定达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅲ类标准,因此其水质改善效果备受关注。山东省自2000年推行“治、用、保”并举的小流域综合治污策略等各项污染控制措施以来,南四湖水质得到较大改善。 本文采用SMS(Surface Werter Modeling System)地表水模型系统环境仿真软件,并结合南四湖特点,制定网格划分的总体原则,解决了南四湖调水逆向流动时水流水质模拟结果不稳定与不收敛的关键技术问题;进行了数学模型边界输入条件的概化处理;开展了糙率、扩散系数与污染物降解参数分析研究。利用南四湖水质空间分布监测资料,建立了符合南水北调南四湖水环境状况的水流水质模型,选取了影响湖泊水环境的主要水质指标CODCr、总磷和CODMn,对南四湖进行了水质保障综合控制方案阶段实施的水质模拟计算,比较不同输水设计条件的水质变化,进行了南四湖调水正常设计工况的水质综合分析及改善效果评估。得出如下结论: (1)基于SMS软件建立的南四湖水流水质模型,其水力学和水质边界条件可保证模拟结果的稳定性、收敛性和合理性,在南四湖水流水质的模拟预测中具有普遍适用性。 (2)南四湖上级湖调水出湖口、全湖区平均和输水主航道的水质模拟结果表明:南四湖流域全面实施“治、用、保”流域综合治污体系,并发挥综合效益的控制方案4水质最好,且同一控制方案下,输水主航道的水质最好。 (3)上级湖控制方案4条件下,调水出湖口CODCr浓度为19.81mg/L,TP为0.053mg/L,CODMn为5.82mg/L,CODCr和TP达到地表水Ⅲ类标准,总磷达到地表水Ⅲ类(河流)标准。方案4与方案1相比,出湖口CODCr、TP和CODMn的浓度下降率分别为5.94%,20.90%,2.18%。 (4)上级湖岸边CODCr、TP和CODMn超Ⅲ类的污染混合区面积模拟结果均表明:控制方案1>控制方案2>控制方案3>控制方案4,后者占南四湖上级湖输水流动区的面积分别为13.93%,18.60%,6.55%。 (5)下级湖各控制方案的调水出湖口CODCr、TP和CODMn均达到地表水Ⅲ类(湖泊)标准,且相同工况下,下级湖水质明显优于上级湖。 (6)下级湖岸边CODCr、TP和CODMn超Ⅲ类的污染混合区面积模拟结果均表明:4种控制方案各占南四湖下级湖输水流动区面积的比例均在2%以内。 南四湖上、下级湖输水水质模拟结果与各水质保障综合控制方案的总排放量相一致,即总排放量大的控制方案其调水出湖口的污染物浓度也高。
【学位授予单位】:青岛理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X524

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