基于Matlab的大连地区突发水污染事件预报模型研究及应用

本文基于Matlab软件对大连地区独流入海的季节性河流污染物扩散进行模拟,并以挥发酚为例进行水污染动态时空可视化展示,结果发现:污染团在降解过程中随着水流向下游漂移,污染范围有所增加,但浓度也在不断降低,并且汛期污染物浓度降低与扩散范围远大于非汛期。对污染源下游1000m处应急入连取水口处污染物变化情况进行模拟。研究发现:该处污染物浓度变化为先增加后减少,并存在最大峰值,由此可得到此处污染物预警的开始与解除时间。该研究能够为山地丘陵地区季节性河流发生的水污染事故水质安全预警预报提供关键技术支撑,促进水生态友好和行业科技的进步,具有广阔的应用前景。     

北疆供水工程主干渠突发水污染事故污染物运移扩散研究

为制定北疆供水工程主干渠科学、可行的突发水污染事故应急预案,保障供水水质安全,基于ＭＩＫＥ１１的水动力模块（ＨＤ）和对流扩散模块（ＡＤ）构建了北疆供水工程主干渠００＋０００—５７＋３００段的水质模拟模型,通过对模型参数的率定和验证,表明该模型具有较理想的模拟效果。研究结果表明:突发水污染事故发生后的一个小时是应急处置的关键时刻;当大量污染物进入渠道时,渠道沿程断面出现污染物浓度峰值持续现象;污染物扩散距离与污染事故发生位置无关;污染物影响范围与流量有关;人工渠道自我净化能力较弱。     

河流突发水污染事件的水库应急调度流量研究 ——以珠江上游红水河为例

珠江是云南、贵州、广西、广东等地的重要水源,研究该流域内水污染物的运移扩散过程及突发河道水污染事件处置对策对于供水安全极为重要。假设枯水期内龙滩水库下游约12 km处(广西天峨县)发生排放未达标污水的突发事件,设置了水库应急调度方案集。采用EIAW11软件包中的水质模型模拟污染物的运移过程,模拟了不同浓度污染物(以BOD为例)在不同河道流量下的下游各断面的浓度变化过程。结果表明,该模型能较合理地模拟污染物的迁移过程和影响范围,分析得出使污染物浓度达标需要的龙滩水库下泄流量,并能根据不同达标位置对突发水污染事件做到准确调度,最大程度减少水资源的耗损,充分发挥龙滩水库的作用。模拟结果可为珠江流域突发水污染事件应急方案的制定提供一定科学依据。     

淮河干流突发性水污染事故预测模拟研究

河流水环境突发污染事故会对下游城市供水安全造成严重威胁。根据已有水下地形、水文数据,考虑入流、分水、下泄流量综合条件下典型断面水位及流量变化情况,并与实测数据进行对比验证,建立了淮河干流水动力模型。模拟计算某河段突发水污染事故后,采取分别加大污染河段南部支流史河来水20、40 m3/s的引水冲污应急措施时,污染云团沿程各个时刻的变化情况,定量预测污染云团峰值、纵向离散长度和影响范围。结果表明:通过引水冲污,经过河流自身的净化及清洁来水的稀释,污染物浓度峰值得到一定程度的消减,同时污染云团的移动速度加快;随着时间的推移,污染物整体浓度降低,污染云团纵向长度增大;加大流量越大,污染物整体浓度下降越明显。     

基于水库调度的河流突发水污染应急处置

天然河流水污染事件频发,如何运用水库应急调度降低污染损失具有重要意义。以突发水污染事件应急处置为目标,分别构建了水污染溯源、浓度预测和水库应急调度模型,并通过数值模拟的方式对水库调度方案进行优选,最终建立了一套完善的水库应急调度技术体系。将技术运用于贺江2013年水污染事件应急处置分析,结果表明,模型重构的监测断面污染物浓度过程与实测过程较为接近,优选的水库调度方案及其处置效果也与实际情况基本吻合。结果说明本文建立的水库应急调度关键技术体系可运用于指导河流突发水污染事件应急处置。     

水库不同调度措施对突发污染带迁移的影响

基于EFDC模型建立了青铜峡水库的二维水质模型,以青铜峡大坝上游30 km断面发生突发污染物泄漏事故为例,模拟了事故发生96 h后3种代表性水库调度措施对污染物迁移的影响,结果表明:1关闭所有闸门条件下,河段内污染带峰值浓度逐渐下降并趋于稳定,丰水期污染带迁移距离为1 075 m,平水期污染带迁移距离仅为902 m,而且污染物纵向尺度随时间呈现不断减小趋势;2出水流量等于上游进水流量条件下,平水期污染带向前推进3 357 m,丰水期污染带向前推进10 534 m;3出水流量增加至上游进水流量2倍条件下,平水期污染带纵向尺度由2 825 m增加至7 744 m,丰水期污染带纵向尺度在第36 h增加至9 438 m。     

基于动态实时监测数据的水污染模拟分析系统研究

以水污染应急事件中的水污染模拟分析为研究对象,从数据的采集、传输、模拟分析、应用等多层次出发,采用WebGIS为核心技术,建立了二维网络地理环境下的水污染模拟仿真决策支持系统。该系统重点研究了互联网环境下的二维水污染扩散模型和水污染模拟计算结果的可视化表达和交互应用。通过长江干流某河段的应用,验证了该研究系统的有效性和科学性,结果表明系统能够有效、科学支撑突发性水污染事件的自动监测和应急决策处理。     

基于模拟–优化模式的梯级水库群突发水污染事件应急调度研究

根据突发水污染事件特征及相关影响因素,在水动力模型、水质模型的基础上,建立了基于模拟–优化模式的梯级水库群突发水污染事件应急调度优化模型。以清江中下游为例,采用改进的NSGA-Ⅱ算法,对水布垭–隔河岩–高坝洲梯级水库群应急调度优化模型的决策变量(应急调度函数中的控制变量)进行多目标优化,得到了Pareto最优解集及相应的Pareto前沿,并探讨了水库群联合调度在应对突发性水污染事件的合理性与有效性。结果表明,在水位、库容允许的情况下,优先调用距离污染源较近的或与被污染河段直接相连的水库,启动应急调度最多可使污染物浓度达标时间减少80.4%。根据优化结果分析了应急调度过程中损失的电能与污染物达标所用时间之间的竞争关系,并定量模拟了突发水污染事件中污染物浓度的沿程变化与随时间变化的过程。     

基于本体的突发性水污染应急管理系统构思

针对目前国内突发性水污染事故频发的状况,以及当前应急救援系统存在的各种问题,将本体论引入突发性水污染事故应急管理系统中,提出基于本体知识的突发性水污染表示方法和推理规则,在规范领域内概念及明确相应属性和关系的基础上,建立应急管理系统领域本体,以实现突发性水污染风险源数据库及应急监测网络与其他相关数据库的信息共享,使专家系统为突发性水污染应急救援提供的辅助决策合理、可实施性提高。以渤海湾的溢油事故为例进行了模拟,结果表明该系统根据推理机制和规则集可以提出合理的辅助决策。     

突发性水污染事故预警应急系统构思

提出了以预警应急系统应对突发性水污染事故的构想。在深入分析突发性水污染事故时空、污染范围和污染对象的不确定性、流域性、应急主体不明确等特点的基础上，构建突发性水污染事故预警应急系统体系，认为该系统应包括预警机制、应急机制和计算机辅助决策系统三个部分，并详细阐述危险源辨识、风险评价、应急原则、应急组织机构、应急分级、应急监测、应急处理方法等内客．同时分析了事故模拟的流程和数据库设计的要求。     

流域突发水污染云溯源体系构建与应用

为快速实现流域突发水污染追溯,构建基于云边终协同架构的流域云溯源体系。将云端的全流域二维水动力水质预报结果与终端的水质监测数据进行实时过程对比,实现事故识别。边缘端在事故预警后进行事故区域多污染情景的水质快速模拟,形成基于源-质响应的情景数据库,通过对比分析监测信息和污染情景模拟序列的过程拟合度,确定污染源筛查范围。将该方法应用于长江重庆段突发水污染溯源研究,结果表明:在一定的污染情景下,排污企业A、B对下游监测断面1类污染过程的纳什效率系数分别为0.91和0.87,对2类污染过程的纳什效率系数分别为0.84和0.95,表明企业A、B均为可能的事故源,且造成1类污染过程的源头更可能是企业A,造成2类污染过程的源头更可能是企业B。     

不同径流条件下钱塘江突发性水污染事故影响的预测模拟

采用二维潮流水质模型对钱塘江河口突发性水污染事故对水质的影响进行了模拟预测。分析结果表明:随着上游径流流量加大,污水团输移的速度明显加快,最大浓度也有所降低。同时随着污染物在输移过程中稀释扩散,超标总历时沿程逐渐增大,污染物最大浓度沿程逐渐降低。模拟及计算结果显示:突发污染事故后,加大上游的下泄流量,对加快污染团下移、稀释污染团从而降低污染物浓度的作用非常明显,模拟结果可为处理突发性水污染事故提供提供重要的理论依据。     

基于MCW-正态云模型的黑河流域突发水污染安全评价

突发水污染事件已成为水安全管理的一个重要问题,鉴于传统评价方法无法兼顾评价体系中模糊性和随机性问题,将正态云模型运用于突发水污染安全评价中,建立MCW-正态云评价模型对张掖祁连山黑河流域2012-2017年突发水污染安全情况进行评价。遴选15个指标利用PSR模型构建指标体系及分级标准,利用混合交叉赋权法(MCW)和正向云发生器分别求出权重和隶属度,将两者结合对突发水污染安全程度进行评价,最终与改进密切值法和模糊综合评价法的评价结果进行对比分析。结果表明:2012年张掖祁连山黑河流域突发水污染安全处于Ⅱ级重大危险,2013-2017年处于Ⅲ级较大危险,结果与改进密切值法、模糊综合评价法基本一致。该方法能有效实现定性定量的转化,对突发水污染安全评价具有可行性,可作为一种新的突发水污染安全评价模型。     

渭河干流陕西段河流水质污染风险评价

依据模糊理论建立了河流水质风险评价模型,通过加权评价和熵值法确定了多个监测序列指标权重,给出了5级水质污染风险等级,评价了渭河干流陕西段污染物序列风险以及区间水质污染风险。结果表明:渭河主干河流中下游水质污染风险较大,上游风险相对较轻。这些研究为河流水质控制与恢复管理提供了依据。     

缺资料地区水体突发重金属污染的快速预警

针对缺资料地区水体突发性重金属污染事件,开展快速预警研究,可以快速预测重金属到达下游水域敏感点的时间和影响程度及范围,以降低突发事件带来的危害。通过地形概化、水力学特征参数快速设置、特征污染物参数选取、模型参数自动校正,建立了缺资料地区水体突发重金属污染事件的快速预警方法,并应用于甘肃突发锑污染事件。将预测值与实测值进行相关性分析,R~2在95%以上,表明该方法可对甘肃锑污染事件发生后污染物到达下游敏感点的时间、浓度变化过程与影响范围进行很好的预测,为事故的风险预警及应急决策提供了依据。     

潮汐河口污染带影响因素研究

介绍潮汐河口污染物混合问题的研究现状,建立了应用贴体坐标和有限体积法求解二维水流水质方程的数学模型,并在此基础上,着重研究了潮汐河口水域水力要素及污染物排放特性与污染带范围的变化规律,得到了该水域水深、比降、纵向及横向混合系数,污染物排放量,污染物排放开始时间及污染物降解系数等因素与污染带范围的定量关系,并对各影响因素进行了灵敏度分析。