南水北调东线鲁北干线水质模拟研究

摘要

南水北调工程是我国一项重大战略性工程，对解决山东半岛、华北地区水资源紧缺问题具有重要意义。由于东线工程经过南四湖、东平湖，渠线距离长，建筑物多，途径工业发达或农业法密集区，污染源分散、复杂。水环境形势较为严峻。在南水北调长距离的输水调度中，水质能否达标度，是调水成功的关键。在整个东线的调水渠道中，污染源最多的在山东段，而山东段主要集中在南四湖和鲁北干线。胶东干线采用与其它河道采用全立交形式，极大的减少了污染途径。但是鲁北干线与相交河道为平交形式，周围河道、农田均可向干渠排污。因此鲁北干线的水质安全是整个调水系统的水质安全的核心。
　　本文根据鲁北干线的特点，以及污染物运移的特征，建立了鲁北干线污染物运移数值模拟模型，编制了程序。并针对鲁北干线对水温、藻类、BOD、有机磷、氨氮等迁移过程进行了模拟。为比较冬、夏不同季节污染物对输水的影响，进一步模拟了不同季节输水时污染物运移过程。以典型突发水污染事故为例进行了数值模拟，并对不同调控方案仿真模拟，比较调控效果。为保护南水北调的水文生态系统提供参考依据。主要研究内容如下：
　　建立水污染数值模拟模型。水动力模拟分别采用一维恒定流模型和一维非恒定流模型。前者用于正常输水期，后者用于事故应急工况下的模拟。污染物运移采用一维对流扩散方程。
　　根据水污染模拟数值模型编写模拟程序，程序包括恒定流模拟、非恒定流模拟、水污染模拟、源汇项计算、热平衡计算等模块。
　　根据鲁北干线的实际情况和断面水力特性，建立鲁北干线水污染模拟模型。构建水质模型中各源汇项计算方法，设定水污染模拟数值模型的边界条件。
　　通过设定鲁北干线进口（代表东平湖出口水质）水质变化因素，模拟污染物沿程变化过程，分析东平湖出口水质对鲁北干线水质的影响。模拟的污染物指标包括水温、DO、BOD、有机磷、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、有机氮、正磷酸盐等。
　　根据夏、冬季输水的气候条件、水温条件，以藻类为典型污染物，模拟冬、夏不同季节输水时，污染物沿程、断面变化情况。
　　对典型突发水污染事故进行模拟预测；针对突发事件可能出现的不同程度，模拟比较不同的调度方案，为突发水污染事件给予合理建议。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目标及主要研究内容

1.4 技术路线图

第二章 工程概况及水力要素

2.1 南水北调东线概况

2.2 河道及其断面水力学要素的确定

第三章 数学模型的建立

3.1 南水北调东线鲁北干线水动力模型

3.2 南水北调东线鲁北干线水质模型

第四章 南水北调东线鲁北干线水质数值模拟

4.1 水质标准

4.2 典型时段东平湖水质对鲁北段沿线水质影响

4.3 冬季输水和夏季输水对水质的影响

4.4 典型水污染事故模拟

第五章 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

致谢

附录