基于模拟-优化的重污染河流闸坝群防污调控研究

针对重污染河流频发的水污染事件,以淮河流域重污染河流沙颍河上的闸坝群为研究对象,基于MIKE11软件的HD和AD模块,构建了多闸坝河流的一维水动力-水质模型。在此基础上,建立了闸坝群防污调控优化模型。采用多目标遗传算法和模糊优选相结合的方法对模型求解,得到重污染河流闸坝群优化调控方案。在沙颍河的应用计算结果表明,所建立的模型能够有效地适用于淮河流域所开展的多闸坝水质水量联合调度,可为重污染河流开展闸坝模拟与防污调控研究提供技术支撑。     

基于模拟-优化的重污染河流闸坝群防污调控研究

针对淮河中游频发的水污染事件，以淮河流域重污染河流沙颍河上的闸坝群为研究对象，基于MIKE11软件的HD和AD模块，构建了多闸坝河流的一维水动力-水质模型。在此基础上，建立了基于模拟的闸坝群防污调控优化模型，并采用多目标遗传算法和模糊优选相结合的方法对模型求解，得到重污染河流闸坝群优化调控方案。在沙颍河的应用计算结果表明，所建立的模型能够有效地适用于淮河流域所开展的多闸坝水质水量联合调度，从而为重污染河流开展闸坝模拟与防污调控研究提供技术支撑。     

沙颖河闸坝群水质水量联合调度研究

针对淮河闸坝多、河流水污染事件多发、防污防洪矛盾突出的河流环境问题,选择最具典型代表性淮河支流沙颍河为研究对象,对河流水质水量联合调度进行研究。对沙颍河流域进行系统分析,研究确定综合考虑防洪、防污和供水的多目标函数,详细分析现有经验调度规则,确定考虑重点调控闸坝调控能力、水位、下泄流量、水量平衡、水质保护目标约束、水文-水动力-水质关系的约束条件,建立闸坝群水质水量联合调度的数学模型。以历史发生特大污染事故的1994年为实例,进行了模拟调度仿真,验证了水质水量联合调度规律的可行性。     

颍上闸汛前泄流量对淮河干流水质影响

针对淮河流域沙颍河因污染水体集中下泄导致淮河干流多次出现突发性的水污染事件,基于在沙颍河开展的实验工作,借助SMS软件中的RAM2和RAM4模块,对沙颍河下游的颍上闸到淮河干流鲁台子间的河段进行数值模拟,研究颍上闸下泄流量对淮河干流水质的影响。结果表明,根据颍上闸的水质合理地调整闸的下泄流量,能有效减少汛前颍上闸下泄水量而造成淮河干流突发性水污染事件的发生概率,从而为淮河流域开展闸坝防污调度提供技术支持。     

重污染河流闸坝作用分析及调控策略研究

针对淮河中游频发的水污染事件,以淮河流域重污染河流沙颍河上的闸坝群为研究对象,分析了闸坝对水环境的影响,提出重污染河流闸坝调控策略。基于MIKE11软件的HD和AD模块,构建了多闸坝河流一维水动力水质模型。通过多场景模拟,分析了沙颍河上的闸坝群调控对河流水质的影响,以便于正确认识闸坝调控和河流水质变化之间的关系,进一步提出重污染河流闸坝的调控策略。     

闸坝对河流水质水量影响评估及调控能力识别研究框架

针对重污染河流闸坝众多、水污染事故多发、防洪防污矛盾突出等问题,评估闸坝对河流水质水量影响,识别闸坝调控能力,是解决河流突发性水污染事故的科学基础和前提条件。探讨了当前闸坝对河流水质水量影响评估及调控能力识别技术研究面临的关键科学问题,包括闸坝对河流水质水量影响评估技术方法,闸坝调控、入河污染负荷和河流水质变化之间量化关系模拟技术方法,闸坝对河流水质水量调控能力识别技术;并以淮河流域为例,结合淮河重大水专项国家需求和科技需求,初步提出闸坝对河流水质水量影响评估及调控能力识别技术研究框架,旨在为闸坝水质水量联合调度提供理论支持。     

闸坝对河流水质的调控作用初步分析

针对多闸坝河流水污染事件多发的环境问题,选取一个闸坝的典型调控单元,建立了水量水质耦合调度模型,采用离散微分动态规划法求解,分析闸坝对河流水质的物理调节作用。最后以淮河支流沙颍河为例,定量评估闸坝调控入河污染负荷对河流水质浓度时空分布的影响作用。初步分析表明,所建模型能够客观地描述闸坝调度改善水质的效果,对河流闸坝群的防污调度有一定的借鉴作用。     

淮河中游汛期——非汛期洪污调度数学模型

针对淮河中游防洪及防污调度的实际需求,在流域现有水文信息平台和水文预报系统的基础上,以一维模拟为主线,通过对水工建筑物、行蓄洪区等河网要素的概化处理,构建了淮河中游汛期-非汛期全过程防洪防污一体化数学模型。模型主要由水文预报模拟、河道水动力模拟、闸坝泵调度模拟、行蓄洪区蓄行功能模拟及河道水质模拟等功能模块组成,并采用水文-水动力-水质相耦合的集成措施,实现淮河中游多闸坝,多行蓄洪区水量水质的联合计算。模型复演了淮河近年来发生的典型洪水事件和水污染物事件,并和实测值进行了比较。结果表明,所建模型能够准确客观地描述研究区的洪水演进规律和污染物输移扩散规律,根据调度准则,汛期可给出任意断面水位、流量要素及行蓄洪区进出洪量等信息,非汛期可以获取污染团下泄的详细过程,为全年淮河中游闸坝群的洪污调度提供模型支撑。     

闸坝调控下重污染河流污染物迁移规律研究

以沙颍河槐店闸为研究对象,构建了闸坝调控作用下二维水动力-污染物迁移模型,根据试验获取的数据对模型进行率定和检验。结果表明:闸坝的存在对河流水环境系统具有一定负面影响,但是合理的闸坝调控能够改善河流水质,减小突发性水污染事故发生的概率;该模型可以有效地模拟计算闸坝调控作用下污染物的迁移过程。     

水污染协同控制

本文以河流水质监测段达标为目的，从一维河流单种污染物的水质控制问题出发，以合作治理污染的思想为指导，在充分考虑各污染源对水环境自然容量资源竞争的意识下，推导并建立了该河流段各污染源排污量限制和排污浓度限制的协同控制模型。该模型是一个典型的合作博奕模型。该模型的核心思想是如何限制各个污染源的排污量和每一种污染物的排放浓度，才能在河流监测点断面上使水质达到规定；同时，这种排污限制对该河流段的每个污染源而言，都是公平合理的，且任何单个污染源和污染源联盟都找不到明显的理由进行反驳。因此，各污染源愿意协同控制水污染，从根本上改变水环境质量。本文为建立河流水污染协同控制的一般理论奠定了基础。     

基于ALARP原则的突发性水污染事件风险评价研究

为校正突发性水污染事件风险评价中因多因素和不确定性带来的风险评价误差,本研究提出基于ALARP(As Low As Reasonably Practicable)原则的突发性水污染事件风险评价方法,即以基于ALARP原则的"F-D"图为基础,通过对计算危险源分级指标和分析事故发生概率,确定其在图中所处的区域,从而确定风险性质。并且以此为指导提出相应的风险管理建议。本研究将孟津化肥厂作为案例,成功地应用该方法对其进行了突发性水污染事件的风险评价。本研究成果可为突发性水污染事件的风险评价及风险管理提供较为实用的方法和依据。     

北京大兴区河道水污染现状调查 与治理措施

针对国内城市河道水污染日趋严重的问题，以北京大兴区北运河水系为代表，通过对该典型河道水系污染物来源、污染物种类以及污染影响的分析，有针对性地提出了应对城市河道水体污染的具体方法，以便为我国城市河道污染治理工作的开展提供有益借鉴。     

黄河河口平原多闸坝河道水流数学模型

针对黄河下游河口平原区河流的特点,在充分考虑多闸坝及潮汐作用的影响下,采用MIKE11软件构建多闸坝河道水动力模型,同时利用实测资料进行参数率定及模型检验。结果表明:广利河河网下游水位变化趋势受上游来水流量的变化趋势影响较大,水流状况受人工调控明显;大部分典型断面的模拟结果较好,所确定的参数基本可以反映河道及流域特征。模型可以为下一步进行水量水质耦合模拟及河网库群与闸坝调度方案研究提供较为准确的水动力条件。     

基于数值模拟分析的土石坝泄洪与蓄水过程安全预测

针对土石坝在泄洪及蓄水过程中较易诱发影响其稳定性的突发事件的部分因素,利用数值分析法模拟了其作用机理,找出了一些可利用的规律。据此,可在不知泄洪或蓄水可能在某一状态会带来不良后果的情况下去预测坝体在水位达到一定高度时的破坏状态,旨在为工程提供一定的加固依据,达到防灾减灾的目的。同时,利用有限元分析方法分析可能的危险状态下坝体内部系统作用状态,从理论上进一步验证在该状态下的坝体稳定状况。     

莱茵河水污染事件回顾与启示

中石油吉林石化公司双苯厂发生爆炸事故，造成大量苯类污染物进入松花江水体．引发重大水环境污染事件。而19年前在瑞士巴塞尔附近施韦策哈勒的火灾事故，同样对莱茵河水质和生态系统造成了巨大的影响。其后开展的保护行动使一度被称为“欧洲下水道”的莱茵河成为一条清澈的河流。莱茵河保护委员会1986年度关于该事件的报告，其综合性的治理措施以及沿岸国家的合作，对我国开展松花江污染事件的后续治理行动以及其他河流的开发、利用和保护具有现实意义。     

三峡工程建成运行后四口河系 防洪体系初步设想

三峡工程建成运行后，100年一遇洪水情况下能控制枝城流量不超过56 700 m3/s。本文在分析研究长江和澧水洪水遭遇、四口河系地区防洪工程现状及存在的问题和模拟计算三峡运行前后重现1954年洪水水情的基础上，为减轻本区域的防洪负担和有利于水资源综合利用，提出了松滋口建闸、松滋河东支和西支建闸控制、藕池河中支和西支及东支粘鱼须河建闸控制以及安昌垸等蓄洪垸分类调整等措施，形成新的四口河系地区防洪体系。     

基于EFDC模型的长江江苏段水流输运时间研究

水流动力过程是水体中物质迁移转化的基础和前置条件,某一段特定的水体中水流的输运速度会影响其水体交换程度和污染物自净能力。基于EFDC(环境流体动力学模型)中的水龄(WA)和拉格朗日粒子示踪模块,以周边经济较发达、污染负荷排放量较大的长江江苏段(南京至徐六泾)为研究对象,模拟在上游不同设计流量及特定下边界潮位条件下的江段水龄分布及拉格朗日粒子输移时间的规律,分析上游径流对江段水体输运的影响。研究结果表明:受下游潮汐的影响,越靠近下游水体输运越慢;水体输运时间在相对较小的径流量下受流量影响较大;拉格朗日粒子示踪的方法相较于水龄计算的方法,下游水流的输运计算结果受下游开边界条件影响较小;水流沿程的输运时间与径流量可以采用二次函数进行回归分析,水流从入口输运到达或完全通过特定站点的时间以及相应站点的水龄均可以采用幂函数进行回归计算,都有较好的效果。模型模拟的方法可以很好地反映和刻画研究区域内水体的输运特征,模拟研究可以增加对感潮河流中物质输移过程的认识,为河流中突发污染事故的预警和管理措施提供新的思路。