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随着淮河流域经济的不断发展,生活污水排放和农业面源污染比重越来越大,污染周期由数天至连续数月,且具有阶段性重污染的特征,主要为有机物(CODMn)和氨氮(NH3-N)等指标超标,对以淮河为水源的饮用水处理提出了巨大挑战。某市位于淮河中游,以淮河为主要供水水源。由于经济水平还比较落后,目前难以对旧水厂进行大规模深度处理改造,饮用水安全保障问题非常突出。为了给某市供水应急预案提供数据支持,本文概述了国内外水源水质预警研究概况、模型的研究历程及发展趋势,针对研究河段内水质阶段性重污染的特点及资料的可获取性、模型的维护与实用性等多种条件,比选出WASP7.41水质模型为水源水质预警模型。在对所收集的大量资料和实际的调研与监测数据进行统计分析的基础上,分析得到各水厂取水口的水质预警指标及警戒值、预警模型参数、上游预警监测断面,并应用实际监测数据对参数进行校正和模型验证,最后应用模型预测该市各水厂在预警监测断面处水质指标报警值、取水口CODMn和NH3-N的浓度及应急响应时间。本研究的主要内容及结论有以下几个方面:(1)通过文献的阅读,了解国内外水源水质预警研究概况,包括监测和水质预警模型。(2)根据典型水质模型的特点,并结合研究河段的实际情况,选定WASP7.41为该市水质预警模型。(3)通过大量资料收集和实际的调研与监测,总结了该河段水环境状况及污染负荷及河流的季节性水文条件(河道地形、流量过程等)。(4)分析河流的历史和现状水质,确定主要预警水质指标为CODMn和NH3-N,并建立了CODMn、CODcr与BOD5的相关性方程。采用2007-2009年水质监测数据建立CODcr、CODMn与BOD5的一元线性回归方程:BOD5=0.205CODcr-2.814,BOD5=1.444CODMn-3.440,相关系数R分别为0.908、0.968,并用2010年水质监测数据进行了误差分析,结果表明:上述回归方程可以为模型预警提供数据转化关系。(5)根据收集的水文、地形、气象和污染物排放资料,确定了模型相关的水力和水质参数,分析了水质参数的灵敏度,并对水质参数率定结果进行评估。相关水质参数结果为:20℃下CBOD衰减速率常数为0.21d-1;CBOD衰减速率温度修正系数为1.07;氧限制CBOD半饱和常数为0.25mg/L;20℃下硝化作用速率常数为0.1d-1;硝化作用温度系数1.07;氧限制硝化作用的半饱和常数为0.5mg/L;硝化作用的最低温度为10℃;复氧速率温度修正系数为1.03;最小复氧速率为0.2d-1;20℃下总复氧速率常数为0.8d-1;底泥需氧量为0.3g/m2/day。对CBOD影响较大的参数依次为温度T、KBOD、Q、K2、SOD、KNOD,其中KBOD和KNOD为正灵敏,其余为负灵敏。对NH3-N影响较大的参数依次为T、KNOD、Q、K2、KBOD、SOD、其中KBOD和SOD为正灵敏,其余为负灵敏。各水厂CODMn和NH3-N的模型模拟结果与实际监测数据整体误差较小,PBISA分别可以控制在5%和22%以内,说明预警指标CODMn和NH3-N的有关模型参数合理。(6)采用实际监测数据对建立的WASP7.41水质模型进行了验证与评估。结果显示出: CODMn和NH3-N的预测结果与实际监测数据的整体误差较小,PBISA基本可以控制在30%以内。(7)通过对收集资料和数据的统计分析,确定各水厂取水口水质指标警戒值及上游入口水质预警监测断面。在枯水期,一水厂NH3-N和CODMn警戒值分别为1.60mg/L和4.76mg/L;二水厂NH3-N和CODMn警戒值分别为1.00mg/L和4.35mg/L;三水厂NH3-N和CODMn警戒值分别为1.72mg/L和4.76mg/L;四水厂NH3-N和CODMn警戒值分别为1.50mg/L和4.84mg/L;在丰水期,一水厂NH3-N和CODMn警戒值分别为1.50mg/L和5.17mg/L;二水厂NH3-N和CODMn警戒值分别为1.00mg/L和4.29mg/L;三水厂NH3-N和CODMn警戒值分别为0.75mg/L和5.26mg/L;四水厂NH3-N和CODMn警戒值分别为1.75mg/L和5.26mg/L。预警监测断面设置为上游水流入口处。(8)应用WASP7.41水质模型预测各水厂的预警监测断面处的水质指标报警值并计算应急响应时间。在枯水期,二水厂CODMn和NH3-N报警值分别为4.46mg/L和0.8mg/L;四水厂CODMn和NH3-N报警值分别为4.737mg/L和1.25mg/L;三水厂CODMn和NH3-N报警值分别为5.051mg/L和0.8mg/L;一水厂CODMn和NH3-N报警值分别为5.051mg/L和1.8mg/L;在丰水期,二水厂CODMn和NH3-N报警值分别为4.42mg/L和0.7mg/L;四水厂CODMn和NH3-N报警值分别为5.522mg/L和0.7mg/L。;三水厂CODMn和NH3-N报警值分别为4.894mg/L和0.5mg/L;一水厂CODMn和NH3-N报警值分别为5.130mg/L和1.6mg/L;污染物到二水厂取水口枯水期为0.453d,丰水期为0.183d;到四水厂取水口枯水期为1.073d,丰水期为0.436d;到三水厂取水口枯水期为1.196d,丰水期为0.485d;到一水厂取水口枯水期为1.301d,丰水期为0.530d。