近岸海域局部人工岸線波流作用下的污染物輸運(yùn)研究.pdf

1、城市人口的增加及工業(yè)發(fā)展導(dǎo)致污水排放激增,污水海洋處置因其快捷有效而日益受到重視。但考慮造價(jià)問題,污水排污口一般都選擇在離岸較近處,但有些排污口位置處水深較淺,污水輸運(yùn)效果不理想。隨著各大沿海城市加快海洋開發(fā)的步伐,如建立臨海工業(yè)區(qū)、圍海造地等,使得陸地向海洋方向延伸,因此可以實(shí)現(xiàn)污水在離岸距離相同的情況下在較深的位置排放。針對上述情況,本文將就波、潮及兩者共同作用下排海污水在較深位置排放的輸移擴(kuò)散情況進(jìn)行研究,得出近岸海域污染物的輸移

2、擴(kuò)散規(guī)律。
　　首先,本文使用推廣共軛梯度法對橢圓緩坡方程進(jìn)行了數(shù)值求解,在與拋物型緩坡方程求解結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比中發(fā)現(xiàn),拋物型緩坡方程在相同的精度下具有更高的效率。因此本文將采用拋物型緩坡方程作為波浪場計(jì)算模型,并通過物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了拋物型緩坡方程模型的準(zhǔn)確性。
　　其次,本文使用以輻射應(yīng)力為驅(qū)動力的近岸流數(shù)學(xué)模型求得近岸波生流,然后將流場帶入對流擴(kuò)散模型來計(jì)算污染物的輸移擴(kuò)散。由于輻射應(yīng)力變化主要由波浪破碎引起,因此本文

3、對Battjes et al.(1978)、Dally et al.(1985)、Chawla et al.(1998)、Baldock et al.(1998)提出的四種不同波浪破碎數(shù)學(xué)模型下的污染物輸移擴(kuò)散進(jìn)行了研究,通過物理實(shí)驗(yàn)對比分析得出Dally et al.(1985)提出的波浪破碎數(shù)學(xué)模型較為合理。
　　最后,本文利用建立的耦合數(shù)學(xué)模型對渤海灣天津南部近岸海域的污染物輸運(yùn)進(jìn)行了計(jì)算。數(shù)值計(jì)算中設(shè)置的污染物排放點(diǎn)A1、

4、A2、A3依次遠(yuǎn)離岸線,對比2010和規(guī)劃岸線下的污染物輸運(yùn)模擬結(jié)果表明:近岸排放點(diǎn)A1點(diǎn)處污染物在2010年岸線下潮流、波浪的共同作用下有明顯的沿岸和離岸輸移擴(kuò)散趨勢;而規(guī)劃岸線則阻礙了近岸區(qū)域污染物沿岸的輸移擴(kuò)散,因此排污口位置的選擇上應(yīng)盡量遠(yuǎn)離岸線。A2點(diǎn)和A3點(diǎn)處污染物輸運(yùn)在潮流作用時(shí)幾乎不受岸線變化的影響,但A2點(diǎn)由于距離破碎區(qū)較近,受波生流場的較大,因此污染物沿岸方向的輸運(yùn)較A3更為強(qiáng)烈;雖然A3點(diǎn)受波浪影響較小,但污染物在