跨流域调水突发污染应急调控关键技术及展望

当前跨流域调水工程的应急管理体系仍略显薄弱,而工程的重要性及水质保障的迫切性,要求必须尽快从应急响应流程、管理体制、专业队伍、技术体系、基础设施等方面全力提高应急能力。

我国跨流域调水工程突发污染情况错综复杂,闸门联合下的水量调度可有力控制突发污染造成的损失,同时辅助以化学、物理等工程措施,将成为跨流域调水工程突发污染应急调控的关键技术所在。尽管如此,跨流域调水突发污染处置任务的艰巨超乎想象,关键技术仍有很大的发展空间。

监测体系方面,监测站网的代表性、合理性及站网密度等需要进行分析优化,监测数据是模型率定验证及模型驱动的基础,因此其准确性需要得到保障,就要去对监测设备进行校正。

水量水质耦合模拟方面,跨流域调水工程过水建筑物众多,复杂的内边界条件造成渠道水流形态复杂,不仅影响到水动力学过程调控,同时也影响到渠道物质的对流扩散。因此,需要研发渠道水量水质一维、二维、三维耦合模拟模型,分析各类建筑物及渠道边壁对水流水质的影响,实现各种工况下水力学水质过程的精细模拟。(www.xing528.com)

突发污染溯源方面,多数研究都是针对恒定或空间、时间变化较为缓慢的水流情况展开,对研究情景或多或少进行了一定的理想化处理,除了流场是否恒定外,还有污染物是否可溶、是否守恒、是否能准确监测、是否多源并发等问题都需要深入考虑。此外,污染源多点源和多河渠相连情况下的溯源研究仍然处于攻坚阶段,其中“异参同效”的问题严重制约了突发污染溯源关键技术的应用范围。未来的研究主要围绕以下几方面展开:①水污染发生后,如何准确快速地进行监测断面布设,最大效率地获取污染事件信息;②就非恒定流工况下,河渠污染物垂向与横向扩散作用对溯源结果影响作深一步分析,也可以对单点源连续排放、多点源排放或多河渠排放问题展开研究;③跨流域输水工程控制闸门、倒虹吸、泵站等内部建筑物中断了水流和污染物质运动的天然规律,应在不满足水流水质基本动力方程情况下,研究如何准确地进行快速溯源;④将遥感等“3S”技术应用于突发污染溯源过程中,研究结合一些航拍、遥感等监测手段实时佐证溯源信息,提高溯源精度和效率。

应急调控方面,不同污染物的扩散机理不同。我们必须针对多种潜在污染物质,开展污染物扩散特性研究,研发针对不同类型污染物的应急调度模式。此外,任一闸门动作都会影响到上下游渠池控制点水位,上下游闸门同时操作将会造成水位、流量波动的叠加,危及渠道安全运行,需分析多闸门联合运用下的明渠水力学响应特性,开展渠池间波动耦合机理研究,研发合适的渠道运行模式和闸群控制算法,提高输水安全性,提升输水效率。

应急调控指挥平台方面,应急调控平台不仅需要支持追踪溯源、水质水量联合模拟预测、应急调度与闸群控制等关键技术的集成,还需要和工程各类已有平台实现信息交互,并与各用水户快速共享信息,支持工程在应急工况下的智能调控。