Medical Journal of the Chinese People's Armed Police Forces

Journal of Changjiang River Scientific Research Institute >

2026 , Vol. 43 >Issue 1: 42 - 49

DOI: https://doi.org/10.11988/ckyyb.20250052

Water Environment and Water Ecology

Simulation of Multi-gate Coordinated Control for Sudden Water Pollution Incidents in the Middle Route of the South-to-North Water Diversion Project

  • JING Zheng , 1 ,
  • GUO Xiao-ming , 2 ,
  • LIU Ren-de 3 ,
  • LIU Xiao-chen 4 ,
  • MENG Ke-yu 1 ,
  • ZHAI Wen-liang 1
Expand
  • 1 Basin Water Environment Department,Changjiang River Scientific Research Institute,Wuhan 430010, China
  • 2 Key Research Institute of Yellow River Civilization and Sustainable Development,Henan University, Zhengzhou 450046,China
  • 3 China Railway Water Resources and Hydropower Planning and Design Group Co., Ltd.,Nanchang 330029,China
  • 4 School of Water Resources and Hydropower Engineering,Wuhan University,Wuhan 430072,China

Received date: 2025-01-20

  Revised date: 2025-03-28

  Accepted date: 2025-04-03

  Online published: 2025-06-03

Fold

Abstract

[Objective] The middle route of the South-to-North Water Diversion Project faces risks of sudden water pollution due to hazardous material transport over cross-canal bridges and inflow of external floodwaters during the flood season. To support the treatment of water pollution emergencies, a unified hydrodynamic and water quality model for the canal system, including structures such as control gates, offtakes, inverted siphons, and escape gates, was developed. [Methods] The St. Venant equations were solved to simulate hydrodynamic characteristics of the water flow. Based on a cross-sectional control volume, a one-dimensional water quality model was established, with the continuity equation representing the pollutant mass conservation equation. The model was developed using FORTRAN90, enabling online pre-simulation of sudden water pollution diffusion and multi-gate joint control operations. [Results and Conclusion] Simulation results show that closing the diversion and increasing the discharge of the water discharge gate can significantly improve the pollutant emission efficiency, while the closing speed of control gates determines the pollution control effectiveness. This study provides technical support for the prevention and control of sudden water pollution incidents in the middle route of the South-to-North Water Diversion Project.

Key words： one-dimensional hydrodynamic and water quality model; numerical simulation; pollutant mass conservation; Sudden water pollution; the middle route of the South-to-North Water Diversion Project

Cite this article

JING Zheng , GUO Xiao-ming , LIU Ren-de , LIU Xiao-chen , MENG Ke-yu , ZHAI Wen-liang . Simulation of Multi-gate Coordinated Control for Sudden Water Pollution Incidents in the Middle Route of the South-to-North Water Diversion Project[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute, 2026 , 43(1) : 42 -49 . DOI: 10.11988/ckyyb.20250052

0 引言

南水北调中线工程横跨长江、淮河、黄河、海河4大流域,是规模宏大的战略性输水工程。截至2025年3月,已累计向京、津、豫、冀输水超767亿 m3,惠及超1亿人口,有效缓解了北方水资源短缺现状,助力了区域经济社会与生态协同发展。
南水北调中线水质良好,常年优于Ⅱ类,但仍存在两大污染风险:其一为跨渠桥梁运输风险,沿线1 200余座跨渠桥梁存在危化品运输车辆倾覆风险,威胁中线水质安全;其二为极端暴雨威胁,沿线太行山、伏牛山区曾多次发生特大暴雨(如河南“21·7”暴雨、河北“23·8”暴雨),尽管已建左排防洪设施,仍存在外洪裹挟污染物入渠风险。
为精准有效支撑南水北调中线突发水污染事故应急调控,亟需构建中线突发水污染预演模型。中线沿线布置众多渠系建筑物,如节制闸、退水闸和分水口等,渠道水流流动特征和水质扩散过程受闸门调控作用影响显著。目前,模型的技术难点在于:一是长距离输水明渠非恒定流无间断模拟困难;二是中线突发污染情景不同于常规排污口入河过程,需要根据实际情景准确反映突发污染的旁侧非恒定入流处理。
在明渠非恒定流模型研究方面,使用差分法离散求解圣维南方程组和污染物输移方程的一维明渠非恒定流模型被广泛应用。谭维炎[1]开发了适用于简单明渠模拟的计算程序,庾维德等[2]进一步将其扩展至复杂水工建筑物;吕宏兴等[3]和周琼[4]通过特征线法研究南水北调工程非恒定流水位过程;Rodellat等[5]和Liu等[6]分别采用马斯京根法和显式有限差分法实现流量演变和水位控制。但因沿线布置节制闸、倒虹吸等水工建筑物,南水北调中线成为了多段联动渠系,导致长距离非恒定流连续模拟困难。
在明渠水质输移模型研究方面,质量守恒是水质模型的基本要求,然而,胡嘉镗等[7]发现国内一些广泛应用的一维河渠物质输移模型却存在明显的质量不守恒问题,特别是与国外先进模型(如WASP(Water Quality Analysis Simulation Program)一维水质模型[8-9]、ECOMSED(Estuarine, Coastal and Ocean Modeling System with Sediments) 三维泥沙模型[10])比较,发现国外模型求解变量(物质浓度)均定义在河段控制体中心,而国内模型则定义在河段断面上,导致国内模型在水流转向或顺逆流的情况下出现质量不守恒的现象,此现象在南水北调中线干渠因多闸联合调控出现的复杂流态模拟中更为突出。
本研究基于圣维南方程组构建一维明渠非恒定流数学模型,采用泰勒展开法对闸门出流公式进行离散,将节制闸、倒虹吸等内边界进行概化处理,实现了总干渠全线水动力连续模拟,降低了建模复杂度,增强了模型实用性。在此基础上,参考胡嘉镗等[7]给出的模型修正思路,通过引入“控制体”,分析流入与流出控制体的污染物质量,推导出一维对流-扩散方程的离散方程式,自主开发了耦合多闸联控调度的南水北调中线突发水污染模型,并针对总干渠沿线有可能出现的突发点源污染和应对方案情景进行模拟分析。研究成果可为南水北调中线运管单位应对突发水污染事件提供技术支持。

1 区域概况

南水北调中线工程总干渠全长1 432 km。总干渠以自流输水明渠为主,辅以大量的渠系建筑物,包括倒虹吸、渡槽、隧洞、暗渠、节制闸、分水口、退水闸等,是一个极为复杂的大型长距离输水系统。
总干渠主要是土质梯形断面明渠,采用全断面混凝土衬砌,渠道纵坡降为1/12 500。根据各渠段每个控制点的设计水位和流量,渠道断面底宽从南至北逐渐变窄,中线总干渠与渠系建筑的布置采取立体交叉布置形式,总干渠沿线公路交叉建筑物1 238座,左岸排水建筑物476座。
中线工程的基本任务是保证工程正常运行及水质安全。通水以来中线总干渠输水水质稳定在Ⅰ—Ⅱ类。

2 数据与方法

2.1 数据来源

本次研究对象为南水北调中线总干渠明渠段,建模范围为陶岔渠首闸—北拒马河节制闸段,包含61个节制闸、76个分水口、1个西黑山进口闸、53个退水闸以及11个水质自动监测站,总长1 197.7 km。
分水口前安装流量计,每半小时监测一次,并传输保存至相关数据库。将准实时测得的分水口流量与调度系统记录的退水闸的流量作为水动力模型的初始条件。渠道断面尺寸、61个节制闸的闸门开度、闸前和闸后水位等建模所需数据来自《南水北调中线干线工程输水调度业务工作手册》(南水北调总调度中心,2023年1月)。

2.2 一维明渠非恒定流模型

2.2.1 控制方程

圣维南方程组包括连续性方程和动量方程,其中式(1)为连续性方程,式(2)为动量方程。
B ∂ h ∂ t + ∂ Q ∂ x = q 　 ,
∂ Q ∂ t + ∂ ∂ x Q 2 A + g A ∂ h ∂ x + g A ∂ z b ∂ x + g n x 2 Q | Q | A R 4 / 3 = 0 　 。
式中:x为空间长度(m);t为时间(s);B为水面宽度(m);h为断面平均水深(m);Q为流量(m3/s);q为旁侧入流单宽流量(m2/s);A为过流面积(m2);g为重力加速度(m/s2);zb为河底高程(m);nx为x处的糙率系数;R为断面的水力半径(m)。
本研究采用Preissmann四点时空偏心格式离散St.Venant方程组。

2.2.2 外边界条件

上、下游边界条件的通用形式为
a 0 h b d n + 1 + b 0 Q b d n + 1 = e 0 　 。
式中: h n + 1 b d为外边界断面第n+1时间层的平均水深(m); Q n + 1 b d为外边界断面第n+1时间层的流量(m3/s);a0、b0、e0为系数。当采用水深边界条件时,则a0=1,b0=0,e0= h n + 1 b d;当采用流量边界条件时,则a0=0,b0=1,e0= Q n + 1 b d。
利用本模型模拟南水北调中线总干渠的实际情况,上游采用流量边界条件,下游采用水位边界条件。

2.2.3 内边界条件

(1)分水口与退水闸。分水口和退水闸将作为模型内边界处理。根据文献[11]、文献[12],分水口水头损失很小,可忽略。
根据水量平衡和能量守恒,分水口与退水闸的内边界条件均为
Q j = Q f + Q j + 1 　 ; h j + z b _   j + 1 2 g Q j A j 2 = h j + 1 + z b _   j + 1 + 1 2 g Q j + 1 A j + 1 2 　 。
式中:Qf为分水(退水)流量(m3/s);Qj和 Q j + 1分别为分水口上端和下端的流量(m3/s); z b _ j和 z b _ j + 1分别为分水口上端和下端的底高程(m);hj和hj+1分别为分水口上端和下端的水深(m);Aj和 A j + 1分别为分水口上端和下端的过流面积(m2)。
(2)节制闸。节制闸通过调整弧形闸门开度控制水位和流量。水流以孔流或堰流形式通过节制闸流向下游。
闸孔出流流量公式为
Q = σ m b e 2 g h i 　 。
式中: σ为淹没系数;m为流量系数;b为闸孔或堰的宽度(m);e为闸孔开度(m);hi为闸前水深(m),从闸底起算。
节制闸前后断面之间的水流用水量平衡和过闸流量公式描述,即
Q j = Q j + 1 　 ; Q j = σ m b · f ( h j , h j + 1 , e ) 　 。
式中: f(hj, hj+1, e)是关于上下游水深和节制闸开度的函数,其具体形式则由相应闸下过流流态决定,即
f = e 2 g h i , 　 孔 流 　 ; 2 g h i 1.5   , 　 堰 流 　 。
(3)倒虹吸。中线总干渠在跨越河流时采用倒虹吸立体交叉布置形式实现自流输水。
水量平衡和能量方程为
Q j = Q j + 1 　 ; h j + z j + 1 2 g Q j A j 2 = h j + 1 + z j + 1 + 1 2 g Q j + 1 A j + 1 2 + 　 ε 1 1 2 g Q j A j 2 + ε 2 1 2 g Q j + 1 A j + 1 2 + Q j + 1 Q j + 1 K j + 1 2 L 　 。
式中:ε1和ε2分别为进口段和出口段的局部损失系数;L为倒虹吸实际长度(m); K j + 1为流量系数。

2.3 一维明渠水质模型

2.3.1 控制方程

一维明渠水质模型方程如式(9)所示,等式左侧第2项为对流项,右侧3项分别表示离散项、降解项、源项。
∂ ( A C ) ∂ t + ∂ ( Q C ) ∂ x = ∂ ∂ x E A ∂ C ∂ x - K A C + S 　 。
式中:C为污染物的断面平均浓度(g/m3);E为纵向离散系数(m2/s);K为污染物综合降解速率系数(1/s);S为其他源汇项。

2.3.2 方程离散

以断面j为中心,以断面j与断面j-1之间的中间断面j-1/2为左边界,以断面j与断面j+1之间的中间断面j+1/2为右边界,构建一个控制体如图1所示,分析流入与流出控制体的污染物质量,建立式(10)的离散方程式。
图1 渠道断面控制体示意图

Fig.1 Schematic diagram of the control volume of a channel section

控制体的体积为
V j = 1 8 A j - 1 + 3 A j Δ x j - 1 + 1 8 3 A j + A j + 1 Δ x j 　 。
式中Δx为 x j - 1和xj的差值(m)。
在时间步长Δt内,控制体中污染物质量的变化量为
Δ m = V j n + 1 C j n + 1 - V j n C j n 　 。
式中 C j n和 C j n + 1为第j断面第n时间层和第n+1时间层的污染物浓度(mg/L)。

2.3.3 外边界条件

(1)上游边界。上游边界为首断面1,右边界为首断面1与断面2之间的中间断面1+1/2,构建一个控制体如图2所示。
图2 上游边界附近控制体示意图

Fig.2 Schematic diagram of the control volume near the upstream boundary

一般情况下,河道上游边界的污染物浓度是已知的。
(2)下游边界。下游边界为渠道末断面N,左边界为断面N-1与末断面N之间的中点断面N-1/2处,构建一个控制体如图3所示。
图3 下游边界附近控制体示意图

Fig.3 Schematic diagram of the control volume near the downstream boundary

2.3.4 内边界条件

水质模型与水动力学模型的内边界设置不同,水质模型仅需考虑在分水口和退水闸处设置内边界,而污染物在这些建筑物处被分流出去,分流出去的污染物不参与分水口或退水闸下游干渠污染物输移过程。在水质模型中,退水闸与分水口被视为同类型分水建筑物,故仅介绍分水口内边界的处理方法。
如图4所示,分水口位于断面j与断面j+1之间。渠道在分水口处被分成两段,断面j也为分水口上端断面,断面j+1也为分水口下端断面。
图4 分水口上端控制体示意图

Fig.4 Schematic diagram of the control body at the upper end of the water diversion outlet

对于分水口以上渠段,分水口上端断面即为上游渠段的下游边界;对于分水口以下渠段,分水口下端断面即为下游渠段的上游边界,其处理方法同2.3.3节。

2.4 一维水动力水质模型计算程序开发

一维水动力水质模型计算程序开发基于Fortran90语言,在Visual Studio 2022和Intel One API 2022集成开发环境下进行编译和链接,运行环境为Windows 10 (64位),建议内存8 GB及以上。
模型包括模拟突发点源污染、突发入流污染和应急方案模拟,程序流程如图5所示。
图5 程序流程

Fig.5 Program flow chart

3 模型验证

通过多次试算,模型时间步长60 s,非恒定流模型计算4 h后,各节制闸前、后水位接近初始条件,水流达到较稳定状态。
选择刘湾、漳河北、西黑山和惠南庄等4个代表性的水质自动监测站,对水质模型进行验证,模拟时间段为2023年4月8—13日。验证指标包括高锰酸盐指数、氨氮浓度、总磷浓度和总氮浓度等常规水质参数。验证结果表明(见表1和表2),各监测站模拟值与实测值总体吻合良好。其中,高锰酸盐指数的相对误差范围为2.66%~6.26%,总磷浓度的相对误差为6.25%~12.75%,总氮浓度的相对误差为7.37%~12.38%。氨氮浓度的模拟误差相对较大,介于12.47%~26.97%,但仍处于水质模型可接受的误差范围内。总体来看,模型模拟精度较高,可用于后续情景模拟分析。
表1 高锰酸盐指数及氨氮浓度数据(2023年4月8—13日)

Table 1 Permanganate index and ammonia nitrogen concentration data (April 8 to April 13, 2023)

水质
监测
站		 高锰酸盐指数 氨氮浓度
实测值/
(mg·L-1)		 模拟值/
(mg·L-1)		 相对误
差/%		 实测值/
(mg·L-1)		 模拟值/
(mg·L-1)		 相对误
差/%
刘湾 1.72 1.80 4.78 0.03 0.04 26.97
漳河北 1.74 1.85 6.26 0.03 0.04 24.47
西黑山 1.78 1.83 2.66 0.05 0.06 17.15
惠南庄 1.86 1.91 2.70 0.03 0.03 12.47
表2 总磷浓度、总氮浓度数据(2023年4月8—13日)

Table 2 Total phosphorus and total nitrogen concentration data (April 8 to April 13, 2023)

水质
监测
站		 总磷浓度 总氮浓度
实测值/
(mg·L-1)		 模拟值/
(mg·L-1)		 相对误
差/%		 实测值/
(mg·L-1)		 模拟值/
(mg·L-1)		 相对误
差/%
西黑山 0.01 0.01 6.25 1.12 1.26 12.38
惠南庄 0.01 0.01 12.75 1.00 1.07 7.37

4 案例分析

4.1 工况

总干渠尚未经历点源污染事件,本节对若干假设工况进行模拟研究,模拟工况如表3所示。其中,工况1旨在模拟突发点源污染事件;工况2—工况4则针对同一突发点源污染情景,对比分析采取不同应急响应措施时产生的不同影响。
表3 模拟工况

Table 3 Simulation conditions

工况 情景 发生位置(断面) 采取措施
1 突发点源
污染		 ①高家村生产桥(100断面)
②黑白洼村南公路桥(400断面)		 未采取措施
2 突发点源
污染+应对
方案1		 ①高家村生产桥(100断面)
②黑白洼村南公路桥(400断面)		 ①关闭:陶岔渠首、肖楼分水口、望成岗分水口、彭家分水口
②关闭:刁河渡槽进口节制闸、湍河渡槽进口节制闸、严陵河渡槽进口节制闸,10 min关闭
③打开:刁河退水闸(50 m3/s)、严陵河退水闸(50 m3/s)
3 突发点源
污染+应对
方案2		 ①高家村生产桥(100断面)
②黑白洼村南公路桥(400断面)		 ①关闭:陶岔渠首、肖楼分水口、望成岗分水口、彭家分水口
②关闭:刁河渡槽进口节制闸、湍河渡槽进口节制闸、严陵河渡槽进口节制闸,10 min关闭
③打开:刁河退水闸(70 m3/s)、严陵河退水闸(60 m3/s)
4 突发点源
污染+应对
方案3		 ①高家村生产桥(100断面)
②黑白洼村南公路桥(400断面)		 ①关闭:陶岔渠首、肖楼分水口、望成岗分水口、彭家分水口
②关闭:刁河渡槽进口节制闸、湍河渡槽进口节制闸、严陵河渡槽进口节制闸,120 min关闭
③打开:刁河退水闸(50 m3/s)、严陵河退水闸(50 m3/s)
定义渠池1为陶岔渠首—刁河退水闸之间的渠道,渠池2为刁河渡槽进口节制闸—湍河退水闸之间的渠道,渠池3为湍河渡槽进口节制闸—严陵河退水闸之间的渠道。

4.2 模拟结果

4.2.1 突发点源污染模拟

突发点源污染模拟情景①:在高家村生产桥突发点源污染,第1—第11分钟均匀释放锑0.1 t,持续时间为10 min。突发点源污染模拟情景②:在黑白洼村南公路桥突发点源污染,第10—第30分钟均匀释放锑0.3 t,持续时间20 min。模型模拟时长为7 d。
从图6可以看出,随模拟时间递进,污染团沿渠道向下游持续扩散,污染团浓度沿程呈逐渐降低趋势,表明自主开发的模型成功模拟了污染物锑在总干渠沿线的输移和扩散过程。
图6 突发点源污染锑浓度模拟结果

Fig.6 Simulation results of sudden point-source pollution antimony concentration

4.2.2 突发点源污染+应对方案1模拟结果

当突发点源污染时,采取应对方案1:针对渠池1,立即关闭陶岔渠首、肖楼分水口、刁河渡槽进口等节制闸,立即打开刁河退水闸;针对渠池2,立即关闭望成岗分水口、湍河渡槽进口等节制闸,保持湍河退水闸关闭;针对渠池3,立即关闭彭家分水口、严陵河渡槽进口等节制闸,立即打开严陵河退水闸。节制闸关闭时间为10 min,退水闸的最大退水流量为50 m3/s。
突发点源污染+应对方案1的水位模拟结果如图7所示。在模拟过程中,对第1小时和第12小时的水位变化进行详细记录。渠池2在模拟开始的第1小时上游水位高于下游,而在第12小时,水位基本稳定。对于渠池1和渠池3,沿程水位呈逐渐降低趋势,并在第12小时基本达到稳定。
图7 突发点源污染+应对方案1水位模拟结果

Fig.7 Simulation results of sudden point-source pollution + response plan 1 water level

突发点源污染+应对方案1锑浓度模拟结果如图8所示。由图8左侧曲线簇可以看出,在高家村生产桥突发点源污染不断向下游传播,并在刁河渡槽进口节制闸前被阻断。在模拟第12小时,渠池1内的锑浓度已经降低为0,表明该渠池中的锑已经全部排出。与此同时,渠池2内的锑浓度一直为0,表明渠池2未受突发点源污染的影响。
图8 突发点源污染+应对方案1锑浓度模拟结果

Fig.8 Simulation results of sudden point-source pollution + response plan 1 antimony concentration

以上对流扩散特征与渠池3内的水流运动过程密切相关。图9展示了第1小时的水位模拟结果,渠池3内的下游水位为145.33 m、上游水位为145.08 m,这一现象主要是由于严陵河退水闸退水流量在30 min内从0增至50 m3/s,而渠池3下游的严陵河渡槽进口节制闸在10 min内迅速关闭,导致水流至节制闸后受阻,引发倒流现象并持续一段时间。待退水流量达到50 m3/s之后,倒流现象消失。这种倒流现象导致黑白洼村南公路桥的突发点源污染在开始向下游扩散,但受到下游倒流影响后又会向上游扩散,从而锑浓度出现双峰现象。
图9 突发点源污染+应对方案1第1小时的水位模拟结果

Fig.9 Simulation results of sudden point-source pollution+response plan 1 water level in the first hour

4.2.3 突发点源污染+应对方案2模拟结果

突发点源污染+应对方案2在突发点源污染+应对方案1的基础上调整了刁河退水闸、严陵河退水闸的最大退水流量,分别调整至70 m3/s和60 m3/s。
突发点源污染+应对方案2的锑浓度模拟结果如图10所示。在模拟第9小时,渠池1内的锑浓度降至0,表明该渠池中的锑已完全排出。而渠池3在第10小时污染团到达严陵河退水闸,相较于图8到达时间有所提前。在该方案下导致渠池3内锑浓度出现双峰现象,这一现象与渠池3内水位分布特征密切相关。具体而言,如图11所示,渠池3内的水位下游水位高于上游,分别为145.28 m和145.02 m。
图10 突发点源污染+应对方案2锑浓度模拟结果

Fig.10 Simulation results of sudden point-source pollution + response plan 2 antimony concentration

图11 突发点源污染+应对方案2第1小时的水位模拟结果

Fig.11 Simulation results of sudden point-source pollution+response plan 2 water level in the first hour

4.2.4 突发点源污染+应对方案3模拟结果

突发点源污染+应对方案3在突发点源污染+应对方案1的基础上调整了节制闸关闭时间,由10 min调整为120 min。
突发点源污染+应对方案3锑浓度模拟结果如图12所示。由于刁河渡槽进口节制闸关闭耗时延长至120 min,在此期间,高家村生产桥的突发污染物已有部分通过该闸进入了渠池2。在第2小时完全关闭此闸后,进入渠池2的污染物继续在渠池2内向下游扩散,同时污染物浓度持续衰减。
图12 突发点源污染+应对方案3锑浓度模拟结果

Fig.12 Simulation results of sudden point-source pollution+response plan 3 antimony concentration

由图12可以看出,右侧曲线簇与左侧曲线簇在某些方面表现出相似性,同时亦存在差异性。就相似性而言,黑白洼村南公路桥与高家村生产桥的突发点源污染事件均出现锑浓度单一峰值现象。这一现象归因于闸门的缓慢关闭过程,导致上游未发生倒流。具体而言,如图13所示,在第1小时渠池3内的水位基本稳定(145.23 m)。
图13 突发点源污染+应对方案3第一小时的水位模拟结果

Fig.13 Simulation results of sudden point-source pollution + response plan 3 water level in the first hour

就差异性而言,污染物并没有通过严陵河渡槽进口节制闸进入下一个渠池。这一现象归因于黑白洼村南公路桥突发污染物的前峰尚未到达严陵河渡槽进口节制闸,污染前峰与严陵河渡槽进口节制闸之间的距离为381 m,故渠池2污染物不会进入下一个渠池。

5 结论

本文针对南水北调中线工程面临的突发水污染风险,构建了耦合节制闸、分水口、倒虹吸及退水闸等建筑物的全线一维水动力水质模型,基于FORTRAN90语言自主开发了模拟计算程序,并应用于典型突发污染情景下的多闸联控处置预演。通过模型验证与案例分析,得到以下主要结论:
(1)突发性污染物在中线总干渠输移扩散过程中,因水体自净和稀释作用,其浓度随距离增加呈衰减趋势。
(2)当进入总干渠的污染物总量较少时,可通过依次关闭分水口节制闸进行调控,待污染团通过各分水口后再逐步开启,从而实现无需退水的管理目标。
(3)为加速污染物排出并减少供水中断时间,可通过增加退水闸的退水流量提高污染物的排放效率。
(4)节制闸的关闭速度对污染控制至关重要。在保障闸门安全运行的前提下,应尽可能缩短关闭时间,以防止污染物扩散至下游渠池,并避免渠池水位剧烈波动。
南水北调中线总干渠是一个由多种渠系建筑物构成的复杂输水系统,不同污染物在不同运行工况下的输移扩散规律存在显著差异,相应应急调控方案的响应效果亦会有所不同。本研究重点在于模型的开发与验证,因此选取了典型的突发污染情景及几种常用应对方案进行模拟分析,结果表明所构建模型具备良好的模拟功能和可靠性。在实际管理中,建议运管部门结合具体污染情景,利用本模型对多种拟采取的应对方案进行系统模拟与效果预演,通过综合比选模拟结果,科学优选最佳应对策略。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within
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