西南岩溶区分散供水水污染机理与数学模拟

【摘要】： 针对西南岩溶区分散供水水质普遍遭受污染的现状,本论文主要开展了西南岩溶区分散供水水污染特征、污染机理以及水质变化模型等几个方面的研究。 在大量的调查基础上,本文总结出了西南岩溶区三种典型的分散供水模式,即溶井、水柜与水窖,并阐明了各种供水模式的适用条件、设计与施工要点。通过对水循环及污染物迁移过程的研究,认为西南岩溶山区分散供水水质污染由两部分组成,即水源水污染(水循环污染)与供水水污染(水利用污染);水污染以生物污染为主(表现为卫生学指标不合格),物理污染次之,化学污染一般较轻,但大部分地区已受到有机物污染的影响。引起污染的原因是多方面的,其中超长时间放置而得不到补给是导致水柜(水窖)水质恶化的主要原因。分散供水污染途径包括降雨过程污染、地表-地下径流过程污染、引水过程污染、储蓄利用过程污染。 现场试验研究表明,无论雨前、雨中和雨后,细菌主要以附着在悬浮颗粒物上的方式进行运移;水中自由细菌的数量不仅与细菌种类有关,更与水流速度有密切的关系;表现为地下水流速度越大,附着在悬浮颗粒物上的细菌越少,水更易受到自由细菌的污染。不同水动力条件下水质随停留时间的变化试验表明,水动力条件对水质影响十分明显,旋流脉动流动的水对微生物的生长具有很强的抑制生长能力,而水流动性差会造成细菌和藻类等微生物的繁殖,是分散供水储蓄利用过程中水质恶化的主要原因。另外,不同材料对分散供水水质也有一定的影响。 在分析分散供水储蓄利用过程水质变化规律的基础上,根据质量平衡原理,建立了分散供水储蓄利用过程中的水质模型,定义了各参数的含义及参数获取方法;并利用桂林草坪试验站的监测数据,对水质模型进行了验证。验证结果表明,该模型基本上能正确反应分散供水储蓄利用过程水质变化趋势,可以用来预测和揭示分散供水储蓄利用过程中水质变化规律。 本论文的研究成果初步揭示了西南岩溶区分散供水水污染特征和污染机理,可为今后西南岩溶区的分散供水处理工程设计与施工提供参考。 【关键词】：西南岩溶区 分散供水 污染机理 模型
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X52
【目录】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-24
• 1.1 选题意义11-13
• 1.2 西南岩溶区水污染现状13-14
• 1.3 分散供水水处理研究进展14-18
• 1.3.1 粗滤慢滤14-17
• 1.3.2 水窖/地窖水处理17-18
• 1.4 地下水污染物迁移转化研究进展18-19
• 1.5 水污染控制材料研究进展19-21
• 1.6 研究内容与研究目标21-22
• 1.7 研究方法与技术路线22-24
• 2 西南岩溶区水资源特征24-28
• 2.1 西南岩溶区概况24
• 2.2 西南岩溶区水资源特征24-28
• 2.2.1 岩溶水资源概况24-25
• 2.2.2 岩溶水系统分类25-26
• 2.2.3 西南地区岩溶水资源特征26-28
• 3 西南岩溶区水资源开发利用方式28-37
• 3.1 西南岩溶区水资源开发利用方式28-31
• 3.1.1 表层岩溶水开发利用方式28-29
• 3.1.2 溶蚀丘陵区岩溶水资源开发利用方式29-30
• 3.1.3 峰林平原区岩溶水资源开发利用方式30
• 3.1.4 岩溶平原区岩溶水资源开发利用方式30-31
• 3.1.5 峰丛洼地区岩溶水资源开发利用方式31
• 3.2 西南岩溶山区分散供水模式31-35
• 3.2.1 水柜供水31-32
• 3.2.2 溶井供水32-33
• 3.2.3 水窖供水33-35
• 3.3 分散供水存在的问题35-37
• 4 西南岩溶区分散供水水污染特征37-65
• 4.1 研究点概况37-43
• 4.1.1 监测点布置37
• 4.1.2 监测站（点）自然地理与岩溶水文地质概况37-43
• 4.2 西南岩溶区分散供水水质现状43-50
• 4.2.1 分析测试质量控制43
• 4.2.2 分散供水水质现状43-50
• 4.3 分散供水水污染类型50-52
• 4.4 分散供水污染源及污染原因分析52-57
• 4.4.1 水源水污染（水循环过程污染）52-55
• 4.4.2 供水水污染（利用过程污染）55-57
• 4.5 分散供水水污染途径57-58
• 4.5.1 降雨过程污染57
• 4.5.2 径流过程污染57
• 4.5.3 储蓄利用过程污染57-58
• 4.6 分散供水卫生学指标与三氮及好氧量间的关系分析58-60
• 4.7 湖南新田典型岩溶区分散供水水污染特征60-62
• 4.7.1 水质特征60
• 4.7.2 水质变化规律及污染原因分析60-62
• 4.7.3 污染源及污染途径62
• 4.8 小结62-65
• 5 西南岩溶区分散供水水污染机理65-94
• 5.1 岩溶水系统中典型污染物的行为特征65-71
• 5.1.1 西南岩溶水系统中微生物的生存环境与影响因素65-66
• 5.1.2 岩溶含水层中细菌的生长动力学66-70
• 5.1.3 细菌的运动特征70
• 5.1.4 细菌的附体及脱体特征70-71
• 5.2 污染物在岩溶水系统中的迁移与转化机制71-80
• 5.2.1 污染物在岩溶含水层中的迁移转化方式71-73
• 5.2.2 病原微生物在包气带和含水层中的迁移影响因素73-74
• 5.2.3 岩溶水系统中典型污染物的迁移转化机制74-80
• 5.3 细菌在岩溶水系统中的迁移试验研究80-87
• 5.3.1 试验区岩溶水文地质概况81-82
• 5.3.2 试验方法82-83
• 5.3.3 试验结果分析83-86
• 5.3.4 结论与讨论86-87
• 5.4 分散供水储蓄利用过程水质恶化机理试验研究87-91
• 5.4.1 引发分散供水水质恶化原因87-88
• 5.4.2 分散供水储蓄利用过程污染机理试验研究88-91
• 5.5 不同建筑材料对分散供水水质的影响91-94
• 6 分散供水储蓄利用过程污染数学模型94-100
• 6.1 水质模型的建立94-96
• 6.2 水质模型参数的获取96-97
• 6.3 水质模型验证97-98
• 6.4 小结98-100
• 7 结论与建议100-104
• 7.1 结论100-102
• 7.2 存在的问题与建议102-104
• 致谢104-105
• 参考文献105-112
• 附录112-113

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