南水北調(diào)工程突發(fā)水污染收集與處置過(guò)程的流動(dòng)模擬.pdf

1、南水北調(diào)輸水過(guò)程中必須保證水質(zhì)安全。南水北調(diào)中線渠道大部分是明渠，同時(shí)東線以京杭大運(yùn)河為主河系眾多，輸水過(guò)程中長(zhǎng)距離開(kāi)敞水面的存在使得突發(fā)水污染的隱患很大。本文以南水北調(diào)輸水渠道突發(fā)水污染事件為研究對(duì)象，以漂浮性油污和可溶性污染物為代表，研究固定式和移動(dòng)式處置裝置的水力學(xué)特性，并對(duì)其工作過(guò)程中的抽取收集范圍、流動(dòng)工況和受力情況等進(jìn)行了分析，從而為應(yīng)急響應(yīng)處置的合理設(shè)置提供相應(yīng)的技術(shù)支持。
　　本文首先針對(duì)大面積的溢油事故，選擇動(dòng)態(tài)

2、曲面式收油機(jī)作為模擬對(duì)象，通過(guò)模擬研究其工作時(shí)水面上浮油流動(dòng)變化情況和油膜破裂情況，分別對(duì)單一收油機(jī)工作時(shí)收集油污的效果和加上圍油欄后回收油污的變化情況作了對(duì)比。針對(duì)渠道存在突發(fā)成品油污染的可能情況，利用應(yīng)急處置船上安裝的除污泵和吸附流化床，跟蹤抽取污染團(tuán)。通過(guò)模擬掌握在不同工況下油膜流動(dòng)情況與破裂程度。隨后對(duì)水面波動(dòng)情況下移動(dòng)應(yīng)急船的油污收集效果進(jìn)行了模擬，為在長(zhǎng)輸渠道中突發(fā)水污染事故的情況下，使用移動(dòng)應(yīng)急船進(jìn)行處置的可行性提供了參考

3、。
　　南水北調(diào)輸水渠道突發(fā)水污染時(shí)，急需利用移動(dòng)處置裝置高效、迅速地去除污染物以保障供水安全，為此必須設(shè)計(jì)新型處置裝置。本文完成了該新型處置裝置的水力計(jì)算和工況分析部分工作，通過(guò)適當(dāng)選擇潛水泵型號(hào)和流化床參數(shù)，來(lái)進(jìn)行涉及抽水管長(zhǎng)度、間距和抽水速度等多因素下的九種布設(shè)方案下的流動(dòng)分析，通過(guò)FLUENT模擬研究各處置方案的優(yōu)劣，得出了多臺(tái)潛水泵聯(lián)合工作時(shí)的速度分布情況和抽水作用范圍，從而對(duì)處置裝置在不同方案下的布設(shè)情況進(jìn)行了優(yōu)化分析

4、。根據(jù)上述模擬得出的數(shù)據(jù)，基于多元非線性回歸方法，建立了適合實(shí)際渠道中突發(fā)水污染時(shí)快速計(jì)算此裝置合理布設(shè)方案的經(jīng)驗(yàn)公式。
　　突發(fā)水污染事故中固定處置是非常重要的手段，據(jù)此研發(fā)的固定懸掛式吸附點(diǎn)陣方案，可以保證在不中斷輸水情況下實(shí)現(xiàn)污染物的部分去除。本文以南水北調(diào)中線京石段（白云莊橋至蒲陽(yáng)河節(jié)制閘間渠段）為例，針對(duì)2014年3月實(shí)施的“水質(zhì)水量多目標(biāo)調(diào)度及應(yīng)急調(diào)控技術(shù)與示范項(xiàng)目”工程示范渠道，進(jìn)行了固定懸掛式吸附點(diǎn)陣在渠道通水運(yùn)行

5、時(shí)多種工況下處置方案的設(shè)計(jì)。并對(duì)每一種處置方案對(duì)應(yīng)不同通水工況下吸附點(diǎn)陣的受力情況進(jìn)行了分析和計(jì)算，得出了懸掛固定吸附點(diǎn)陣的鋼索最大張力值和錨索的受力情況，確定了其安全荷載范圍和懸掛吸附簾的面積，為吸附點(diǎn)陣方案能否在不同輸水流量下的安全固定提供了科學(xué)依據(jù)，而這正是該固定處置方案能否實(shí)施的關(guān)鍵。并計(jì)算了吸附點(diǎn)陣布置渠道后可能引起的上游壅水高度和壅水長(zhǎng)度，保證該處置方案在工程上實(shí)施的同時(shí)不會(huì)對(duì)渠道自身結(jié)構(gòu)安全造成破壞。最后在對(duì)工程示范結(jié)果總