尾礦庫揚(yáng)塵污染分析及其監(jiān)測網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、尾礦庫揚(yáng)塵污染是我國城市生態(tài)環(huán)境破壞的重大局部污染源之一，大氣環(huán)境質(zhì)量對國民身心健康的持續(xù)發(fā)展具有重要意義，研究尾礦庫揚(yáng)塵污染災(zāi)害的特征因子及其監(jiān)測網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對尾礦庫揚(yáng)塵污染災(zāi)害的管控具有重要意義。本文運(yùn)用流體力學(xué)基本理論，以山谷型鐵礦尾礦庫為研究對象，構(gòu)建尾礦庫揚(yáng)塵污染災(zāi)害影響因素指標(biāo)體系，分析表征揚(yáng)塵污染災(zāi)害的特征因子，建立尾礦庫揚(yáng)塵污染數(shù)值模型，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)塵污染監(jiān)測網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行可視化研究。其主要研究工作如下:
　　(1

2、)運(yùn)用演繹法逐層分析尾礦庫揚(yáng)塵污染災(zāi)害的影響因素，建立污染災(zāi)害的影響因素指標(biāo)體系。以“尾礦庫揚(yáng)塵污染”為大前提，以“揚(yáng)塵污染的外部影響因素”與“揚(yáng)塵污染的內(nèi)部影響因素”為小前提進(jìn)行影響因素的逐層剖析。結(jié)果表明，尾礦庫揚(yáng)塵污染的外部因素主要包括局部大氣與局部地理因素;其內(nèi)部因素主要包括尾礦庫影響因素與尾砂影響因素等，由于文章分析需求，影響因子的分析止于3～6層不等，共分析出底層基礎(chǔ)影響因子90余種。
　　(2)采用改進(jìn)模糊層次分析法

3、(FAHP)對尾礦庫揚(yáng)塵污染影響因素指標(biāo)體系進(jìn)行定權(quán)分析。結(jié)果表明，指標(biāo)體系中第三層指標(biāo)的綜合權(quán)重值位居前4的指標(biāo)分別是:風(fēng)、空氣濕度、尾礦庫運(yùn)行參數(shù)與尾砂理化性質(zhì);鑒于尾礦庫運(yùn)行參數(shù)與尾砂理化性質(zhì)2指標(biāo)存在下層指標(biāo)分支，找出其底層特征因子分別是:干灘面源參數(shù)、尾砂粒徑以及尾砂含水量。因此得出:用以表征尾礦庫揚(yáng)塵污染災(zāi)害的五大特征因子分別是風(fēng)、空氣濕度、干灘面源參數(shù)、尾砂粒徑以及尾砂含水量。
　　(3)基于不可壓縮Navier-S

4、tokes方程、標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型、氣-固兩相流模型、有限容積法，遵循尾礦庫相關(guān)工程技術(shù)指標(biāo)與建模假設(shè)，建立尾礦庫揚(yáng)塵污染數(shù)值模型，模擬三面環(huán)山、一面筑壩通風(fēng)的山谷型鐵礦尾礦庫在風(fēng)力驅(qū)動(dòng)作用下?lián)P塵污染的動(dòng)態(tài)變化過程。結(jié)果表明，選用FLUENT軟件中的DPM離散相模型實(shí)現(xiàn)尾礦庫揚(yáng)塵污染數(shù)值模擬有較好的適應(yīng)性。
　　(4)基于尾礦庫揚(yáng)塵污染物理模型，以總懸浮顆粒物(TSP)為監(jiān)測項(xiàng)目，構(gòu)建尾礦庫揚(yáng)塵污染監(jiān)測網(wǎng)，由于監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)目繁多，監(jiān)

5、測數(shù)據(jù)處理工作量大，考慮對揚(yáng)塵監(jiān)測網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)?；跀?shù)值模擬，采用基于等價(jià)關(guān)系的模糊聚類分析方法實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測網(wǎng)的優(yōu)化求解，得出監(jiān)測網(wǎng)的最佳優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。結(jié)果表明，選取7＃、24＃、23＃監(jiān)測點(diǎn)構(gòu)成Ⅰ型尾礦庫監(jiān)測網(wǎng)的最佳優(yōu)化方案，選取19＃、42＃、29＃監(jiān)測點(diǎn)構(gòu)成Ⅱ型尾礦庫的優(yōu)化監(jiān)測網(wǎng)，選取22＃、8＃、44＃監(jiān)測點(diǎn)構(gòu)成Ⅲ型尾礦庫的優(yōu)化監(jiān)測網(wǎng)，選取21＃、38＃、35＃監(jiān)測點(diǎn)構(gòu)成Ⅳ型尾礦庫的優(yōu)化監(jiān)測網(wǎng)，選取23＃、46＃、26＃監(jiān)測點(diǎn)構(gòu)

6、成Ⅴ型尾礦庫的優(yōu)化監(jiān)測網(wǎng)。
　　(5)基于數(shù)值模擬過程，以馬鋼南山鐵礦尾礦庫為例，分析了干灘面源尺寸、風(fēng)速這2個(gè)特征因子對尾礦庫揚(yáng)塵污染災(zāi)害的影響，并對其進(jìn)行可視化研究。結(jié)果表明，風(fēng)速較小時(shí)，尾礦塵集中漂浮于20m以下的近地表空間，上部大氣空間的礦塵濃度很低;隨著風(fēng)速不斷增大，近通風(fēng)口端的礦塵濃度不斷降低，漂浮于近地表空間的礦塵不斷向山體內(nèi)側(cè)遷移，礦塵運(yùn)動(dòng)軌跡紊亂無章，并逐漸遍布于整個(gè)大氣區(qū)域;當(dāng)風(fēng)速足夠大時(shí)，在20～50m的中部