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河网底泥释放规律及其与模型耦合应用研究

作　者: 陈美丹
导　师: 姚琪
学　校: 河海大学
专　业: 环境工程
关键词: 底泥水动力条件动态释放 WASP 起动流速
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 454次
引　用: 6次
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内容摘要

平原河网地区，水流流速缓慢，河流水质恶化，底泥淤积严重。底泥中的污染物质释放到上覆水体，会造成二次污染。笔者在查阅了大量的底泥释放方面文献后，发现底泥释放的影响因素众多，且较为复杂。鉴于一般水质模型对底泥释放项的模拟，或过于简单，无法体现河道的实际情况；或过于复杂，参数取值困难。笔者提出以底泥释放速率影响较大的水流条件作为研究对象，通过静态和动态相结合的室内底泥释放模拟实验研究不同水动力条件下营养物质在沉积物-水界面上的迁移、转化机制。本文选取太湖流域河网的代表性河道底泥作为底泥释放的研究对象，研究指标包括COD、NH₃-N、TN、PO₄^3-、TP。室内静态模拟实验采用室内有机玻璃柱柱状实验模拟，研究在静止状态下物质在沉积物-水界面上的交换规律；动态释放模拟实验采用锥形瓶振荡实验研究底泥悬浮状态下物质的迁移规律，实验结果表明底泥的释放速率与流速成指数增长关系。另一方面，将WASP5水质模型和三级联解河网水动力模型耦合得到平原河网水量水质模型，并根据WASP5模型的结构特点，基于实验结果改进底泥释放源项，使底泥释放项对河道水质的贡献能够在模型中体现时空的变化。采用张家港原型调水实验进行模型率定分析，结果发现采用动态底泥释放的水质模型的模拟结果明显比无底泥释放和静态释放的模拟效果好，从而验证了改进模型的合理性。最后将本文建立的河网水质模型运用于2002年张家港地区的水质模拟，结果令人满意。说明本文建立的平原河网水量水质模型能够运用于平原河网区的水环境模拟。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-13
第一章绪论  13-27
  1.1 研究目的及意义  13-14
  1.2 国内外底泥污染现状  14-15
  1.3 国内外底泥释放的研究进展  15-20
    1.3.1 沉积物-水界面污染物迁移规律研究  15-18
    1.3.2 底泥释放通量的研究方法  18-20
  1.4 底泥-水质模型研究进展  20-24
    1.4.1 底泥-水质模型概述  20-21
    1.4.2 底泥-水质模型发展  21-24
  1.5 本论文的研究工作和技术路线  24-27
    1.5.1 本文的研究工作与创新点  24-26
    1.5.2 本文的技术路线  26-27
第二章室内静态底泥污染物释放模拟实验  27-38
  2.1 实验准备  27-31
    2.1.1 采样点的确定  27-30
    2.1.2 样品采集和保存  30
    2.1.3 分析方法  30
    2.1.4 取样点河道现状水质  30-31
  2.2 室内静态底泥污染物释放模拟实验  31-37
    2.2.1 实验目的  31
    2.2.2 实验装置  31
    2.2.3 实验过程  31-32
    2.2.4 实验分析  32-37
  2.3 实验结论  37-38
第三章不同水动力条件下的底泥悬浮释放模拟实验  38-48
  3.1 实验目的  38
  3.2 实验装置  38
  3.3 实验过程  38-39
  3.4 实验成果分析  39-46
    3.4.1 实验成果分析  39
    3.4.2 实验数据分析及讨论  39-46
  3.5 实验结论  46-48
第四章平原河网水量水质模型  48-85
  4.1 平原河网水动力模型  48-57
    4.1.1 水动力模型的基本思路  48-49
    4.1.2 单一河道一维水动力模型  49-50
    4.1.3 河网水流计算  50-57
  4.2 WASP 水质模型系统  57-67
    4.2.1 WASP 水质模型概述  57
    4.2.2 WASP5 水质模型  57-59
    4.2.3 模型转化体系  59-67
    4.2.4 定解条件  67
  4.3 底泥-水体相互作用及其改进  67-70
    4.3.1 WASP 模型底泥-水体作用  67-69
    4.3.2 模型改进  69-70
  4.4 模型耦合  70-73
    4.4.1 模型耦合的目的  70
    4.4.2 耦合模型设计  70-73
  4.5 模型灵敏度分析  73-76
    4.5.1 分析方法  73-74
    4.5.2 分析过程  74-76
  4.6 模型率定  76-83
    4.6.1 张家港调水基础资料  76-77
    4.6.2 模型计算  77-83
    4.6.3 模型率定结论  83
  4.7 本章小结  83-85
第五章平原河网非稳态水量水质模型在张家港的应用  85-94
  5.1 张家港市的水系特征  85
  5.2 张家港市河网模型建立  85-86
  5.3 污染源条件  86-89
    5.3.1 工业污染源  86-87
    5.3.2 生活污染源  87-88
    5.3.3 农业径流污染源  88
    5.3.4 畜禽养殖污染源  88
    5.3.5 小结  88-89
  5.4 模型计算  89-92
    5.4.1 基本资料  89
    5.4.2 边界条件  89
    5.4.3 初始条件  89
    5.4.4 模型计算条件  89-90
    5.4.5 计算结果统计  90-92
  5.5 误差原因分析  92
  5.6 本章小结  92-94
第六章总结与展望  94-96
  6.1 总结  94-95
  6.2 展望  95-96
参考文献  96-103
致谢  103

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