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供水管网水质模拟及污染源定位初探

作　者: 李红艳
导　师: 吕谋
学　校: 青岛理工大学
专　业: 市政工程
关键词: 供水系统相似准则实验模型余氯衰减突发污染三卤甲烷生成
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

城市供水管网系统是城市的重要基础建设之一,担负着向用户保证用水的任务,也是保障饮用水水质的重要环节,对管网水力、水质变化规律进行研究可为改善管网水质、建立水力和水质模型提供重要依据。然而,真正的配水管网深埋于地下,连接情况复杂,要确切地了解水体在其中的水力、水质变化规律除了进行现场测试外,还需要在实验室中进行模拟,因此建立供水管网模拟实验装置是必要的。本研究在已建实验模拟平台基础上结合分析软件EPANET 2.0进行相关的水力、水质分析。对于影响到水体中余氯衰减的各重要因素,如pH值、水体流速、初始氯质量浓度、温度等收集了大量实测数据。依据实测数据采用一级动力学模型建立系统余氯衰减模型,确定系统总的余氯衰减系数k、主体水中余氯衰减系数k_b及管壁处余氯衰减系数k_w并总结出各余氯衰减系数与各影响因素的具体关系式,以便于在以后进一步的探讨研究中确定不同条件下各相应的余氯衰减系数值。为将来更好地掌握实际管网的水质变化规律、提高用户水质提供实验研究基础。供水系统易受到意外或蓄意的污染破坏,结合EPANET 2.0(拉格朗日法)及实验数据对管网系统的单、多突发污染源定位问题进行探讨性研究。发现当某一或组合突发污染发生时,都有其对应的特定的系统中各管段水质变化规律且每一监测点处污染物(本研究中以水体中余氯为监测对象)浓度值都会在某一特定时刻出现峰值随后下降并趋向于稳定。基于此种特性,即可通过大量的实测及模拟数据进行更进一步的实际供水系统的突发污染源空间及时间上的定位研究。对影响水体中有害物质三卤甲烷生成的主要因素,如氯质量浓度、腐殖酸、pH值等进行了相关实测研究并归纳出了相应规律。依照这些规律提出了管网水质控制措施以降低供水系统内三卤甲烷的形成量,提高管网水质。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-11
第1章绪论  11-17
  1.1 供水系统水质保障的重要性  11
  1.2 水质污染事故分类  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-16
  1.4 本课题的主要研究内容  16-17
第2章城市供水管网模拟系统实验平台的构建  17-35
  2.1 实验系统建立的理论依据  17-24
    2.1.1 相似性原理分析  17-18
    2.1.2 相似准则和相似模型的分类及选择  18-21
      2.1.2.1 相似准则的分类及选择  19-20
      2.1.2.2 相似模型的分类及选择  20-21
    2.1.3 实验模型的设计  21-24
  2.2 实验系统建立的模拟要点  24-30
    2.2.1 循环管路系统  24-25
    2.2.2 环状管路系统  25
    2.2.3 节点用户流量  25-30
  2.3 实验系统所需及选择依据  30-32
    2.3.1 系统管材选择  30
    2.3.2 系统控制阀门装置  30-31
    2.3.3 水泵及变频装置  31-32
      2.3.3.1 水泵选择  31-32
      2.3.3.2 变频装置  32
  2.4 实验系统检测装置  32-35
    2.4.1 压力检测装置  32-33
    2.4.2 流量检测装置  33-34
    2.4.3 数据采集装置  34-35
第3章城市供水系统水质模拟理论体系  35-52
  3.1 管网水质模型  35-37
    3.1.1 水质模型分类  35
    3.1.2 水质模型作用  35-36
    3.1.3 水质模型建立所需数据  36-37
    3.1.4 水质模型求解的数值方法  37
  3.2 稳态水质模型  37
  3.3 动态水质模型  37-40
  3.4 管网一维水质模型  40-41
  3.5 余氯衰减模型  41-48
    3.5.1 余氯衰减模型分类  41
    3.5.2 一级反应动力学模型  41-47
      3.5.2.1 主体水中的余氯衰减系数  44-45
      3.5.2.2 管壁处的余氯衰减系数  45-46
      3.5.2.3 主体水与管壁间的质量传递系数  46-47
    3.5.3 一级二级反应组合动力学模型  47-48
  3.6 三卤甲烷生成模型  48-52
    3.6.1 国外研究现状  49-50
    3.6.2 国内研究现状  50-52
第4章系统余氯衰减模拟实验  52-69
  4.1 水力模拟  52
  4.2 余氯衰减测定仪器及方法  52-53
  4.3 系统余氯衰减模型的建立  53-63
    4.3.1 主体水中余氯衰减分析  54-57
    4.3.2 总体余氯衰减分析  57-59
    4.3.3 管壁余氯衰减分析  59-63
      4.3.3.1 相应Kb值的确定  60
      4.3.3.2 相应Kw值的确定  60-63
  4.4 总结分析  63-69
第5章突发污染源定位实验研究  69-81
  5.1 突发污染源定位的技术特点  69-71
  5.2 单污染源反向追踪模拟  71-76
  5.3 多污染源反向追踪模拟  76-80
  5.4 总结分析  80-81
第6章系统三卤甲烷生成模拟实验  81-88
  6.1 三卤甲烷测定仪器、试剂及方法  81-83
  6.2 三卤甲烷生成的测定  83-86
    6.2.1 标准曲线及相关性系数的确定  83-84
    6.2.2 系统三卤甲烷生成分析  84-86
  6.3 总结分析  86-88
第7章总结与展望  88-91
  7.1 总结  88-90
  7.2 展望  90-91
参考文献  91-95
读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作  95-96
致谢  96

供水管网水质模拟及污染源定位初探

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