松花江流域一维水动力及水质模型研究

论文摘要

近年来由于洪水或化学品生产、运输过程不当而引发的突发性水污染事件频频发生,对人类的生命安全造成巨大威胁,同时影响着社会经济的发展。在以往的应急水污染事件处理中,由于应急措施不及时、预测不准确等问题,致使污染范围难以控制,污染事态不断恶化,建立有应急水污染及洪水模拟预报功能的流域模型至关重要。本文基于HYDROINFO水利信息系统的水动力学流域网络模块、对流扩散模块,针对松花江流域建立了松花江流域一维水动力及水质模型。该模型以圣维南方程为基础,采用半隐式有限元方法构建一维河网模型,利用有限体积法建立一维河网的水质模型,具有收敛性强、计算速度快等优点。松花江流域辽阔、河道距离长,且干流河道上有多个水工建筑物,对模型的计算精度有较高要求,这些难题也都本文研究的重点。建立模型的目的在于通过应用模型对洪水及水污染事件进行模拟预报,了解污染物在水体中的输移扩散、演变规律和各断面水力特征的变化过程,为应对洪水及应急突发性水污染事件提供制定治理决策的前提和科学依据。模型中收集了大量的流域水文站实测数据,通过对典型洪水期工况、2006年1月到4月流量、2005年松花江硝基苯泄露事件这三种工况进行模拟分析验证模型的可靠性。经过模型计算得到各断面流量、水位等水力特征,以及污染事件当中污染物到达各个断面的到站时间及峰值浓度等数据结果。通过对比分析,计算值与实测值拟合良好。结果表明,该模型能够较准确地模拟和预测洪水及突发水污染事故条件下各断面水力特征及污染物迁移、演化规律,松花江流域一维水动力及水质模型具有可靠性,可应用到实际工作当中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 相关理论研究现状
•     1.2.1 河网水动力学研究现状
•     1.2.2 数值模型软件发展现状
•   1.3 本文的研究工作
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 2 工程概况分析
•   2.1 研究区域概况
•     2.1.1 流域概况
•     2.1.2 计算范围
•   2.2 研究区域突发性污染问题分析
•   2.3 模型选择
•   2.4 研究方法与研究特点
•     2.4.1 研究方法
•     2.4.2 研究特点
•   2.5 本章小结
• 3 一维水动力及水质模型研究
•   3.1 水动力学的计算原理
•     3.1.1 河网系统流动的基本方程
•     3.1.2 河网系统基本方程的离散
•   3.2 水质模块的计算原理
•   3.3 边界条件处理
•   3.4 河网模型验证
•     3.4.1 树状河网验证
•     3.4.2 环状河网验证
•   3.5 本章小结
• 4 工程应用
•   4.1 现有数据分析
•     4.1.1 松花江流域河网CAD图
•     4.1.2 大断面数据
•     4.1.3 水文站实测资料
•     4.1.4 水库特征值及库容曲线
•     4.1.5 取水口和排污口信息表
•     4.1.6 水系图
•   4.2 模型概化
•     4.2.1 水库的概化
•     4.2.2 水库闸门的概化
•   4.3 模型建立
•   4.4 模拟分析
•     4.4.1 工况一:典型洪水期验证
•     4.4.2 工况二:2006 年流量验证
•     4.4.3 工况三:2005 年污染物泄露验证
•     4.4.4 分析总结
•   4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 夏雨晴

导师: 金生

关键词: 松花江,非恒定流,预报模型,水力特性分析,应急水污染事件

来源: 大连理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,地球物理学,环境科学与资源利用,水利水电工程

单位: 大连理工大学

分类号: TV131.2;X52

DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.002123

总页数: 67

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