[发明专利]一种闸控明渠水污染事故应急处置水流调控决策方法

说明书

本发明涉及一种闸控明渠水污染事故应急处置水流调控决策方法，包括：划定流量区间；划定流程区间；绘制各流程区间的C~K曲线簇；选定事故对应的C~K曲线簇；判定仅采用流量调控手段能否使污染水体净化达标；选定调控目标流量Q_t；实施流量调控；实施流量+水体体积综合调控。本发明使用C~K曲线簇确定治理污染的方式，提出了一种科学的快速应急治理输水渠道污染的方法，通过这种方法能够在短时间内判断污染的严重情况，提出准确的治理方案，并快速的确定治理污染的方法。为输水渠道在发生污染情况时，依据科学的手段进行决策，避免人为应急不当而造成的更为严重的污染事件。

技术领域

本发明涉及一种闸控明渠水污染事故应急处置水流调控决策方法，是一种水利工程的调控决策方法，是一种通过水流调节发挥水体的物理稀释和自净作用，在渠道内原位处置水污染的应急处置决策方法。

背景技术

本发明涉及一种用于长距离闸控明渠水污染事故段的应急处置决策方法，是一种通过水流调节发挥水体的物理稀释和自净作用，在渠道内原位处置水污染的应急处置决策方法。

长距离输水明渠沿线周边环境复杂，易发生沿线化工厂污染源渗漏、装载有毒有害化学品车辆坠渠、人为恶意投毒等导致的水质污染事故，威胁下游分水口的用水安全。污染事故发生后，如何科学决策，采取有效的应急处置措施，在污染云团达到分水口前，将其峰值浓度降低到规定的安全范围内，是渠道应急管理部门亟需解决的问题。

水污染事故通常按其危害程度分级，采取相应的处置措施。对于危害相对较轻的水污染事故（通常以水质标准来衡量，如南水北调中线干渠以Ⅳ类水质标准衡量），常采用原位处置技术，如通过调控上下游闸门，改变渠道的流量，加快水体净化，使污染云团到达分水口时峰值浓度达标。

水流调控能够改善污染物的净化效果，其机理可归纳为两个方面：一是物理稀释。通过增加水体的体积，可直接稀释污染物。通过增大流速，可加强过流断面剪切流的分散作用，加强污染物的稀释（该作用可用纵向离散系数E衡量）。二是自净作用。自净作用主要来自水体内的生物作用，包含一定的物理和化学作用（该作用可由污染物的降解系数K衡量）。

虽然增加水体体积和增大流速均能提高物理稀释作用，但从经济角度分析，前者的成本要远高于后者。一方面，增加水体体积意味着物质在渠道内的输移，必然增加能量与时间的消耗。另一方面，应急处置结束后，需恢复水体体积至原水平，还需消耗一定的能量和时间。此外，增加水体体积后，渠道安全运行具有更高的要求，需付出相应的成本。

闸控渠道可实现灵活的水流调控方式，相较于传统河道，能更为精细地控制水污染应急处置成本。河道通常从上游水库放水冲污，流量和水体体积同步改变，不可单独调节，成本较高。闸控渠道则与之不同，可从上下游双方向发起调控，既可以同步增加流量和水体体积（称为“流量+水体体积”调控，通过依次增大上下游闸门开度的方式实现），也可以单独增大或减小流量而不改变水体体积（称为“流量”调控，通过同步增大或减小上下游闸门开度的方式实现）。

尽管闸控渠道具备灵活的水流调控能力，但受两方面因素影响，管理者难以作出科学的水流调控决策。第一、稀释作用与自净作用相互影响，综合效果难以判定。增加流量能够提高稀释作用的同时，会增大流速，减少污染物在渠道内的滞留时间，从而降低自净作用，反之亦然。因此，管理者往往难以判定是加大流量的综合效果更大，还是减小流量的综合效果更大，造成决策困难。第二、污染物种类繁多，事故发生点不确定，进一步增加了决策的难度。长距离输水渠道工程沿线情况复杂，潜在污染源种类繁多，降解系数差异很大，事故点距离分水口有时近而有时远。上述因素使得管理者难以针对不同污染事故作出科学的水流调控方案，实践中主要依靠管理者的个人经验作出判定，存在决策不规范、应急处置效果不佳、受人为因素影响大、应急处置成本高等问题。

发明内容