基于MIKE21模型的洋河水库水质模拟

近年来,由洋河水库富营养化引起的供水安全问题日益突出。为应对洋河水库富营养化问题,基于迁移扩散及对流扩散理论,利用MIKE 21二维水动力模型对其水质进行了模拟。考虑污染物随水流入库及出库过程,分析了在水动力作用下TN、TP、NH_3-N随时间迁移扩散的质量浓度变化及分布情况。结果表明:模拟初期污染物以扩散为主,高浓度区域主要集中在入流处,在入流高峰期污染物向整个库区扩散,垂直水库中心线以西出现高质量浓度水域;入流与出流稳定期污染物以降解为主,水库中心水域污染物质量浓度较高。最终模拟得到库区TN质量浓度约为4.5 mg/L,TP质量浓度为0.06~0.075 mg/L,NH_3-N质量浓度为0.20~0.25 mg/L;9月水库实测TN、TP、NH_3-N质量浓度分别为5.0 mg/L、0.008 mg/L、0.20 mg/L,与模拟结果基本一致。研究表明,8月中旬到9月中旬,洋河水库污染物浓度较高水域极易暴发富营养化,此结论可为洋河水库水质评价、供水安全及污染物治理提供参考。     

丁坝头部附近速度分布特征及对通航影响距离的试验研究

河道中修建丁坝将改变丁坝附近的水流流态,形成复杂的三维水流,可能影响坝头附近的船舶通航安全.为研究丁坝断面的三维流速分布、坝头附近的流态特征以及丁坝存在对通航的影响范围等问题,在概化模型水槽中进行试验研究,利用多普勒测速仪对丁坝断面流速进行测量,分析丁坝断面三维流速分布资料,发现距离丁坝头部一定范围处,丁坝断面横向流速的变化率趋近于0,并以此范围作为丁坝对水流运动及通航的影响距离.通过对不同影响因素的分析,得到丁坝对通航影响距离与随弗汝德数、压缩比等参数的相关关系式.     

弯道明渠内危化品泄漏扩散的数值模拟

自由水面流动和危化品水体迁移扩散过程属有界性问题,利用两相流理论建立三维瞬态VOF动力学模型,在其基础上提出危化品水体迁移扩散的浓度压缩性微分方程,有限容积法离散方程,高分辨率Gamma离散格式适用于解决有界性问题,用Gamma格式离散VOF和危化品迁移扩散方程的对流项。对Chang实验的弯曲水槽的流动及危化品扩散进行数值模拟,模拟结果与实验结果较吻合。笔者建立的数学模型能准确地模拟水流三维特性突出的弯道水槽的流场和危化品水体迁移扩散过程。     

不同角度丁坝附近可溶性危险化学品扩散示踪试验

利用水槽试验台,完成不同角度丁坝附近可溶性危险化学品泄漏扩散示踪试验,获得在不同角度非淹没丁坝周围示踪剂扩散变化的试验数据.通过对这5组水槽试验数据的分析得到丁坝附近水流流态的变化及其对其周围可溶性危险化学品扩散的影响:不同角度丁坝产生的回流区的结构基本相同,但回流区的大小受丁坝角度的影响较大,其中90°正挑丁坝所产生的回流区范围最大;上挑和下挑丁坝回流区的范围都会随丁坝偏离正挑丁坝位置的偏角越大而变得越小;在示踪剂释放量一定的情况下,回流区范围越大示踪剂在回流区内的平均浓度越低.     

基于Matlab软件的突发事故水质解析模型与应用

为快速分析突发性水污染事故可能造成的水环境影响,建立了基于Matlab软件的突发事故水质解析模型。以浙江省某河流为例,分析了上游突发水污染事故形成的污染团在河流中的迁移扩散规律、影响范围、事故下游各断面水质变化过程以及取水口等敏感点的超标时间及超标程度。同时详细分析了近岸和远岸边界对污染物反射所造成的浓度叠加影响、合理的边界反射次数,以及水流流速、扩散系数、降解系数等主要水文水质参数对污染团扩散的影响。     

生活垃圾衍生燃料掺烧过程环境影响分析研究

通过在燃煤中掺混不同比例的垃圾衍生燃料(RDF)进行燃烧实验,测试了锅炉热工和调整锅炉运行工况后烟气污染物排放情况,同时实时监测厂界污染物排放情况。分析污染物排放浓度变化趋势,确定掺烧RDF的最佳比例,燃煤锅炉运行的最佳参数和技术要点。结果表明,在掺混RDF 10%~30%的比例时,对燃料的碳含量、硫含量、氮含量、灰分、水分和低位发热值均无不利影响,符合北京市关于使用低硫优质煤的标准。RDF掺混比例越高,锅炉热效率降低,比例为30%时,锅炉热效率在80%左右,同时在该比例以下,可以确保二恶英、氮氧化物、烟尘、二氧化硫等污染物达标排放,厂界大气污染物都在二级标准以内。     

Mod FLOW在渗滤液泄漏对地下水环境影响风险分析中的应用

通过垃圾填埋场调节池渗滤液泄漏情景的设定,确定氨氮、COD为污染物的评价因子,基于Visio Mod FLOW软件中的Mod FLOW和MT3DMS模型对模拟区的地下水流场和污染物时空分布加以模拟,给出污染物的运移路径、影响范围、影响时间及污染物浓度分布情况,并布置模拟监测点,给出监测点的污染物浓度实时变化情况。     

污泥掺烧对焚烧后固体废物污染物排放的影响

在佛山某生活垃圾焚烧发电厂开展生活垃圾掺烧市政污泥工业试验,分析5%、10%、15%的市政污泥掺烧对电厂焚烧后固体废物中重金属和二噁英排放的影响。结果表明,掺烧污泥使Cd在飞灰中的分布提高了40%以上,但其他重金属的分布特征仍主要受各自沸点的影响。焚烧固废中重金属含量受污泥的引入影响普遍不显著,飞灰中Cu浸出质量浓度上升20%,Ni、Pb、Hg、Cr的浸出质量浓度波动下降;炉渣中重金属浸出质量浓度波动较大。焚烧飞灰中总二噁英含量与污泥掺烧比例成负相关,且与投料中的Cl质量分数成正相关,与S质量分数成负相关。因此,低于15%的污泥掺烧比例不会显著提升焚烧固废中污染物排放浓度。     

基于水力优化的模块化人工湿地除污性能评价

针对模块化人工湿地导流板设置无相关规范参考的问题,将数值模拟与小试研究相结合,系统评价了导流板设置方式对单元湿地模块内部水流状态与除污性能的影响。结果表明,通过在系统内部合理设置导流板可有效改善单元湿地模块的水力性能。沿水流方向分别在距湿地模块前段1/3处的下部和2/3处的上部设置高为280mm和290 mm导流板后,模块内部的水力效率达到最优,对应的λ增至0.935 6。按照优化结果设置导流板后,人工湿地模块对生活污水中COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别为83.57%、74.49%、50.03%和59.69%,明显高于不设导流板的模块(COD 76.37%、NH3-N 66.66%、TN 36.39%和TP 43.74%),各项指标在净化出水中的残留量分别为33.05 mg/L、2.34 mg/L、9.06 mg/L和1.67 mg/L,满足GB 18918—2016《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B排放标准。     

基于Delft3D模型的三峡航道环保疏浚水质数值模拟研究

以忠县皇华城河段为例,利用Delft3D数学模型对三峡航道环保疏的水质变化进行了数值模拟。结果表明:疏浚工程的进行对河道水质环境影响比较明显,随水流方向污染物质量浓度上升速率变慢,在疏浚点污染物质量浓度上升245 mg/L,疏浚点下方4 km处污染物质量浓度上升约为20 mg/L,河段末端污染物质量浓度上升约为14 mg/L;疏浚工程结束后,河段的水体水质能够较快得到恢复,离疏浚点越近恢复得越快,疏浚结束1 d后污染物质量浓度基本已恢复到本底值,疏浚工程对水环境的影响可以较快得到恢复。     

调蓄池在区域水系生态治理中的应用

在串湖流域黑臭水体污染治理过程中,调蓄池起到了合流污水截流及初期雨水面源污染控制的作用。本工程根据汇水分区的划分,共设置11座调蓄池,总调蓄容积为130500m^3。调蓄池的设置可最大限度地消减排入河道的污染物,同时对于控制初期雨水带来的面源污染至关重要。     

非均质条件下河流包气带水分运移的原位试验

围绕非均质条件下河流包气带水分运移,选择渭河河漫滩开展原位试验。在渭河原位试验点开挖7 m×1 m×2.8 m的探坑,以一侧剖面为研究面,刨光成垂直平面并对剖面做保护工作,方便观测。在不同层位按不同深度、在不同岩性的层位上打孔,分别安装MP-917时域反射仪与水银压力计,监测含水率及地下水压力势,并采用自制Bauwer渗水仪做持续5 d的有压入渗试验,研究非均质条件下河流包气带水分运移规律及入渗速度与水头高度的关系。结果表明,包气带介质含水率分布与包气带结构有关,受岩性渗透系数制约,其中弱透水层的存在阻滞了水分的运移,包气带很难达到饱和,在弱透水层以上形成上层滞水并以非饱和流形式入渗。入渗速度随水层的厚度增大而增大,且入渗速度与水头高度呈对数关系。     

均匀流送风对喷烤漆房污染物扩散研究

喷烤漆房内的污染物传播及火灾控制是喷烤漆房设计和使用时的重中之重,设计有效、合理的通风系统可很好地规避这一问题。以某喷烤漆房为原型建立了物理模型,应用数值模拟方法构建了喷漆过程中污染物扩散过程,并研究了产生均匀流的通风系统设计以及不同均匀流速对污染物扩散的影响规律。研究表明,采用纤维布形式可简单高效地构建静压箱结构形成均匀流。文中还建立了纤维布、过滤棉多孔介质模型,结果表明当均匀流速度为0.91 m/s时,喷漆人员面部附近的甲苯浓度降至喷射浓度的0.02%,远低于危害值。     

流域水环境污染物总量控制技术及运用分析

本文首先阐述了TMDL在污染物总量控制中的应用,然后结合特点和存在的不足之处,对我国总量控制技术的实施现状进行了剖析,最后明确提出了水环境污染物总量控制技术实施体系的构建措施,旨在将流域水环境的污染物排放控制在合理范围内,确保良好的控制效果,最大程度地满足环境质量标准。所以现对流域水环境污染物总量控制技术及运用进行详细论述,希望为相关行业人士提供些许帮助。     

电厂山区性河流取水工程安全设计分析

通过对代表性山区河流电厂的取水工程安全实例分析 ,根据取水方式不同 ,建议应采取的措施分为 :直接在天然河道上布置取水构筑物时 ,取水头部上下端加设三角形挡沙板 ,取水口上游设导沙丁坝 ,抬高取水头高程和进水底槛高程 ,并且可考虑设置两套取水系统 ,枯水期直接利用河道取水头取水 ,洪水期从移动式泵车取水 ;在河道上设置拦河低坝取水时 ,必须设置配套取水防沙设施 ,如排沙闸或冲沙闸 ,进水闸前设导沙坝 ,冲刷闸前设导沙坎 ,泄洪闸前设冲沙廊道和导流堤 ,还可在河道上设置潜水丁坝等。     

障碍墙对人员疏散影响的数值模拟研究

为了研究出口前障碍墙对人员疏散的影响,采用数值模拟的方法分析了不同人员密度以及不同障碍墙设置条件下的人员疏散过程。结果表明,障碍墙的存在增加了疏散距离,从而增加人员疏散时间,且人员密度越大,疏散时间的延滞越严重;障碍墙与出口的距离不宜小于出口宽度,两者距离小于出口宽度时会严重降低出口的流量系数,增加人员疏散时间,两者距离达到出口宽度时对人员疏散的影响较小;障碍墙的长度不宜超过出口宽度,长度不超过出口宽度的障碍墙对出口的流量系数影响较小,长度大于出口宽度的障碍墙严重降低出口的流量系数,增加疏散时间。随着出口宽度增加,疏散时间减少,障碍墙会降低出口的有效宽度。研究结果为实际工程设计及应用提供了一定的参考依据。     

基于数值模拟的扇形水幕阻挡稀释氯气扩散的影响因素研究

在重气储罐区内设置喷射水幕是安全隔离、控制重气泄漏后扩散和减缓事故后果严重程度的重要措施之一。为此,利用计算流体力学(CFD)模型建立了氯气泄漏扩散模型,对扇形水幕阻挡稀释氯气扩散过程进行了动态模拟及影响因素分析,分别模拟了外界风速、水幕的喷射角度、水幕距泄漏源距离、水幕流量和水幕液滴直径等参数对氯气泄漏后扩散的影响情况。结果表明,合理地设置水幕能够有效阻挡氯气的扩散、缩短危险距离和减少危害面积。在大气稳定的情况下,外界风速、水幕的喷射角度、水幕距泄漏源距离、水幕流量等参数、水幕液滴直径是影响扇形水幕阻挡氯气扩散的重要因素。其中水幕距泄漏源距离和水幕流量2个因素对阻挡稀释效果的影响比较明显,水幕距泄漏源的距离越小,水幕的动量越大,阻挡稀释效果越好,水幕流量适中时效果最好,流量过大或过小阻挡稀释效果都要差一些。因此,合理设置相关参数有利于提高水幕性能,更加有效地降低氯气泄漏事故的后果。     

深水内波条件下井喷原油扩散规律数值仿真分析

为研究深水内波条件下井喷原油扩散问题,基于计算流体动力学CFD方法,建立深水内波条件下的溢油扩散后果预测模型,研究深水溢油在内波流场中的扩散规律,评估溢油在内波流中的上浮时间、扩散距离等关键风险参数,探讨内波工况、井喷流量及海况条件对深水溢油扩散行为和后果的影响。研究表明:泄漏原油喷射涌入海水中形成射流和羽流,向下部海流出口方向偏移,上升至250m处原油破碎分散为小油滴,受内波剪切作用,扩散范围增大,并向上部海流出口方向偏移,溢出点位置位于泄漏口正上方附近;内波流速变化对原油运移至海面所需时间无明显影响,对横向扩散参数有较明显影响;泄漏速率变化对原油的溢出时间和横向扩散参数均有较明显影响;海况条件对原油溢出时间、运移过程和扩散范围均有较明显影响,其中内波条件下,井喷溢油造成的危害最大。