首页> 中文学位 >尾矿库扬尘污染分析及其监测网优化设计研究
【6h】

尾矿库扬尘污染分析及其监测网优化设计研究

代理获取

目录

声明

摘要

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内尾矿库扬尘污染研究现状

1.2.2 国外尾矿库扬尘污染研究现状

1.2.3 粉尘浓度分布规律的数值模拟研究现状

1.2.4 粉尘浓度监控测点布置研究现状

1.3 尾矿库及尾矿概况

1.3.1 尾矿库的分类及扬尘特征

1.3.2 尾矿的分类及排放方式

1.3.3 铁尾矿概况

1.4 研究内容

1.5 技术路线

2 尾矿库扬尘污染的影响因素及其重要度研究

2.1 尾矿库扬尘污染的影响因素分析

2.1.1 尾矿扬尘污染的外部影响因素分析

2.1.2 尾矿扬尘污染的内部影响因素分析

2.2 改进模糊层次分析法确定尾矿库扬尘污染指标权重

2.2.1 模糊层次分析法

2.2.2 改进模糊层次分析法

2.2.3 改进FAHP确定尾矿库扬尘污染指标权重

2.3 本章小结

3 尾矿库扬尘污染数值模型

3.1 FLUENT软件简介

3.1.1 FLUENT软件模型及求解器

3.1.2 FLUENT数值模拟计算步骤

3.2 力学模型及其数值求解

3.2.1 控制方程

3.2.2 湍流方程

3.2.3 标准κ-ε湍流模型

3.2.4 控制方程的数值解法

3.3 气-固两相流

3.3.1 气-固两相流力学模型

3.3.2 气-固两相流数学模型

3.4 物理模型的建立与网格划分

3.4.1 物理模型的建立依据

3.4.2 建模假设

3.4.3 建立物理模型

3.4.4 初始条件及边界条件

3.4.5 物理模型网格划分

3.5 数学模型基本参数设定

3.5.1 操作模型参数设定

3.5.2 尾矿基本参数设定

3.6 本章小结

4 尾矿库扬尘污染监测网布置及优化设计

4.1 尾矿库扬尘污染监测网布置

4.1.1 监测网布置原则与点位设定要求

4.1.2 确定监测项目

4.1.3 监测网的布置

4.2 尾矿库扬尘污染监测网优化设计

4.2.1 监测网优化的原则

4.2.2 监测网优化方法

4.3 尾矿库扬尘污染数值模型监测网优化求解

4.3.1 Ⅰ型尾矿库扬尘数值模型监测网优化

4.3.2 Ⅱ型尾矿库扬尘数值模型监测网优化

4.3.3 Ⅲ型尾矿库扬尘数值模型监测网优化

4.3.4 Ⅳ型尾矿库扬尘数值模型监测网优化

4.3.5 Ⅴ型尾矿库扬尘数值模型监测网优化

4.3.6 尾矿库数值模拟监测网优化结果

4.4 本章小结

5 尾矿库扬尘污染可视化研究

5.1 马钢南山铁矿尾矿库概况

5.2 马钢南山铁矿尾矿库扬尘污染数值模型

5.3 马钢南山铁矿尾矿库扬尘污染可视化分析

5.3.1 不同风速变量元作用下尾矿库扬尘污染的可视化分析

5.3.2 年平均风速作用下尾矿库扬尘污染的可视化分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 论文的主要结论

6.2 论文的主要创新点

6.3 展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢

展开▼

摘要

尾矿库扬尘污染是我国城市生态环境破坏的重大局部污染源之一,大气环境质量对国民身心健康的持续发展具有重要意义,研究尾矿库扬尘污染灾害的特征因子及其监测网的优化设计对尾矿库扬尘污染灾害的管控具有重要意义。本文运用流体力学基本理论,以山谷型铁矿尾矿库为研究对象,构建尾矿库扬尘污染灾害影响因素指标体系,分析表征扬尘污染灾害的特征因子,建立尾矿库扬尘污染数值模型,实现扬尘污染监测网的优化设计,并进行可视化研究。其主要研究工作如下:
  (1)运用演绎法逐层分析尾矿库扬尘污染灾害的影响因素,建立污染灾害的影响因素指标体系。以“尾矿库扬尘污染”为大前提,以“扬尘污染的外部影响因素”与“扬尘污染的内部影响因素”为小前提进行影响因素的逐层剖析。结果表明,尾矿库扬尘污染的外部因素主要包括局部大气与局部地理因素;其内部因素主要包括尾矿库影响因素与尾砂影响因素等,由于文章分析需求,影响因子的分析止于3~6层不等,共分析出底层基础影响因子90余种。
  (2)采用改进模糊层次分析法(FAHP)对尾矿库扬尘污染影响因素指标体系进行定权分析。结果表明,指标体系中第三层指标的综合权重值位居前4的指标分别是:风、空气湿度、尾矿库运行参数与尾砂理化性质;鉴于尾矿库运行参数与尾砂理化性质2指标存在下层指标分支,找出其底层特征因子分别是:干滩面源参数、尾砂粒径以及尾砂含水量。因此得出:用以表征尾矿库扬尘污染灾害的五大特征因子分别是风、空气湿度、干滩面源参数、尾砂粒径以及尾砂含水量。
  (3)基于不可压缩Navier-Stokes方程、标准k-ε湍流模型、气-固两相流模型、有限容积法,遵循尾矿库相关工程技术指标与建模假设,建立尾矿库扬尘污染数值模型,模拟三面环山、一面筑坝通风的山谷型铁矿尾矿库在风力驱动作用下扬尘污染的动态变化过程。结果表明,选用FLUENT软件中的DPM离散相模型实现尾矿库扬尘污染数值模拟有较好的适应性。
  (4)基于尾矿库扬尘污染物理模型,以总悬浮颗粒物(TSP)为监测项目,构建尾矿库扬尘污染监测网,由于监测点位数目繁多,监测数据处理工作量大,考虑对扬尘监测网进行优化设计。基于数值模拟,采用基于等价关系的模糊聚类分析方法实现了监测网的优化求解,得出监测网的最佳优化设计方案。结果表明,选取7#、24#、23#监测点构成Ⅰ型尾矿库监测网的最佳优化方案,选取19#、42#、29#监测点构成Ⅱ型尾矿库的优化监测网,选取22#、8#、44#监测点构成Ⅲ型尾矿库的优化监测网,选取21#、38#、35#监测点构成Ⅳ型尾矿库的优化监测网,选取23#、46#、26#监测点构成Ⅴ型尾矿库的优化监测网。
  (5)基于数值模拟过程,以马钢南山铁矿尾矿库为例,分析了干滩面源尺寸、风速这2个特征因子对尾矿库扬尘污染灾害的影响,并对其进行可视化研究。结果表明,风速较小时,尾矿尘集中漂浮于20m以下的近地表空间,上部大气空间的矿尘浓度很低;随着风速不断增大,近通风口端的矿尘浓度不断降低,漂浮于近地表空间的矿尘不断向山体内侧迁移,矿尘运动轨迹紊乱无章,并逐渐遍布于整个大气区域;当风速足够大时,在20~50m的中部空间区域出现气旋,气旋浓度随着风速的不断增大而加大。该库在年平均风速3.3m/s作用下,近地表空间漂浮有大量尾矿尘,对近地表作业人员及尾矿库周边群众、其他生物的生存造成威胁,20m~70m中部大气区域靠山体后侧漂浮有较多尾矿尘,整体矿尘浓度垂直于通风口大致呈对称分布。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号