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三峡库区重庆段稳态水质模型研究

作　者: 谷尘勇
导　师: 张智
学　校: 重庆大学
专　业: 市政工程
关键词: 三峡库区重庆段 水质模型 随机模型 MonteCarlo方法
分类号: X832
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 384次
引　用: 3次
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内容摘要


长江三峡工程是是举世瞩目的特大型水利工程，它的建成将在防洪、发电、航运等方面产生巨大的综合效益，同时也会对库区的生态与环境带来广泛而深远的影响。因此，三峡大坝投入运行后库区的水环境问题已经成为国内外环境保护工作者关注的焦点之一。 基于一维平流扩散质量迁移方程采用隐式差分解法建立的一维稳态水质模型，计算了三峡库区重庆段，从寸滩断面开始到市域出口结束共500km长江干流江段整体的水质特征。通过成库前一年2002年平水期参数率定和丰水期、枯水期参数验证，能较好的反映三峡库区重庆段水质变化趋势。在此基础上，并对成库后典型水流条件（坝前175m水位）下库区总体水质沿程变化趋势进行了预测。 此外还建立了一个二维随机水质模型，采用MonteCarlo方法求解。利用成库前平水期的长江黄沙溪段污染带的监测资料，对模型中横向扩散系数中的经验常数进行了率定，并利用枯水期污染带的监测资料，对率定的常数进行了验证，结果表明模型率定的经验常数反映了平、枯期长江黄沙溪段横向扩散系数的变化趋势，能较好的模拟黄沙溪岸边污染带的变化趋势。在此基础上，模拟了坝前水位175m时，三峡库尾黄沙溪段污染带的变化趋势。 研究结果表明： 对于CODMn、NH3-N来说，虽然成库后断面平均流速降低，水深增加，CODMn、NH3-N降级系数减小，但是由于库区流速减缓，CODMn、NH3-N污染物在库区停留时间急剧增加，CODMn、NH3-N污染物自净总量增大。同时由于重庆主城排水工程建成后，重庆主城的污染负荷减少，因而CODMn、NH3-N成库后断面平均浓度比成库前降低。 成库后TP降解系数的影响较大，因TP降解系数只受水流条件的影响，成库后流速／水深的比值急剧减小使TP的降解系数急剧降低，对库区TP的净化不利。TP因重庆主城排水的建成，TP污染负荷降低，TP浓度略有改善。成库后TN、TP浓度已超过标准水平的富营养盐浓度。 在现有排污条件不变的情况下，黄沙溪段污染带在成库后有变长加宽的趋势，岸边环境容量减小，为保护岸边自来水厂取水口的安全，对重庆主城岸边排污口的设置及排污负荷提出更高的要求。

全文目录


中文摘要  4-6
英文摘要  6-12
1 绪论  12-18
  1.1 课题提出  12-16
    1.1.1 三峡工程及水库的调度运行方式  12-13
    1.1.2 库区水环境形势  13-14
    1.1.3 重庆三峡库区水质年变化规律  14
    1.1.4 课题的提出  14-16
  1.2 课题研究的必要性和意义  16
    1.2.1 课题研究的必要性  16
    1.2.2 课题研究的意义  16
  1.3 研究内容  16-18
2 河流水质模型研究进展与趋势  18-26
  2.1 河流水质数学模型的优势极其局限性  18-19
  2.2 河流水质数学模型的发展趋势  19-20
    2.2.1 模型的不确定性研究  19
    2.2.2 与人工神经网络相结合  19-20
    2.2.3 水质模型与地理信息系统相结合  20
  2.3 三峡库区水质模型研究成果  20-21
  2.4 国外河流水质模型简介  21-26
    2.4.1 QUAL2E模型  21-22
    2.4.2 WASP_4模型  22-24
    2.4.3 CE-QUAL-RIV1  24
    2.4.4 MIKE11  24-26
3 一维稳态水质数学模型开发  26-38
  3.1 一维水质模型基本方程组  26-27
  3.2 计算区域  27
  3.3 河网概化  27
  3.4 方程组求解  27-31
    3.4.1 方程的离散  27-29
    3.4.2 方程的求解  29-30
    3.4.3 边界条件  30-31
  3.5 模型开发的软件环境  31
  3.6 水质模拟指标及其生化反应过程  31-33
  3.7 模型参数  33-38
    3.7.1 纵向离散系数格式  34
    3.7.2 COD_(Mn)模型参数  34-35
    3.7.3 氨氮模型参数  35-36
    3.7.4 TP模型参数  36-38
4 一维稳态水质数学模型参数率定及验证  38-50
  4.1 水文条件  38-40
  4.2 入库污染负荷  40-41
  4.3 COD_(Mn)模型率定和验证  41-43
    4.3.1 COD_(Mn)参数率定  41-42
    4.3.2 COD_(Mn)参数验证  42-43
  4.4 NH_3-N模型参数率定和验证  43-46
    4.4.1 NH_3-N模型参数率定  43-44
    4.4.2 NH_3-N模型参数验证  44-46
  4.5 TP模型参数率定和验证  46-50
    4.5.1 TP模型参数率定  46
    4.5.2 TP模型验证  46-50
5 水流条件对模型参数的影响  50-60
  5.1 成库前后水流条件变化  50-51
    5.1.1 断面平均流速  50-51
    5.1.2 断面平均水深  51
  5.2 水流条件对COD_(Mn)降解系数的影响  51-54
  5.3 水流条件对NH_3-N降解系数的影响  54-56
  5.4 水流条件对TP降解系数的影响  56-60
6 一维稳态水质数学模型预测结果  60-66
  6.1 2010年模型预测结果  60-62
    6.1.1 COD_(Mn)预测结果  60-61
    6.1.2 NH_3-N预测结果  61
    6.1.3 TP预测结果  61-62
  6.2 2020模型预测结果  62-66
    6.2.1 COD_(Mn)预测结果  62-63
    6.2.2 NH_3-N预测结果  63
    6.2.3 TP预测结果  63-66
7 二维随机水质模型  66-76
  7.1 二维稳态迁移扩散基本方程  66-67
  7.2 随机模型  67
  7.3 随机系数分析及识别  67-68
  7.4 概率分布形式的确定  68
  7.5 模型的数值解法  68
  7.6 蒙顿卡罗方法  68-69
  7.7 重庆黄沙溪排污口污染带随机水质模拟和预测  69-72
    7.7.1 重庆黄沙溪河道简况  69-71
    7.7.2 模型参数率定与验证  71-72
  7.8 成库后长江黄沙溪段污染带预测  72-74
  7.9 成库后长江黄沙溪段污染带预测结果分析  74-76
8 结论与建议  76-78
  8.1 一维稳态模型结论  76
  8.2 二维随机水质模型结论  76
  8.3 成库后营养盐类浓度分布  76-77
  8.4 建议  77-78
致谢  78-80
参考文献  80-84
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  84-86
独创性声明  86
.学位论文版权使用授权书  86

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境质量评价与环境监测 > 环境监测 > 水质监测
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