基于POM的近海三維水質(zhì)模型研究及其應用.pdf

1、在查閱大量三維水動力水質(zhì)數(shù)值模擬文獻的基礎上，深入了解海洋數(shù)學模型的研究進展，選擇美國普林斯頓大學海洋模型(PrincetonOceanModel，POM)作為研究對象。POM垂向采用σ坐標系，在近海潮流數(shù)值模擬中已得到廣泛應用。但是，模型中未包含動邊界處理技術，對近海潮間帶水流的模擬顯得無能為力。本文在POM模型的基礎上，引入動邊界技術，將計算單元作為干濕判斷的對象，比較其與臨界水深和前一時刻水深的大小。該方法物理概念明確，守恒性好，

2、同時不會產(chǎn)生負水深，保證計算的順利進行。數(shù)值模擬結果顯示，改進后的POM模型成功再現(xiàn)了南通海域近岸灘地隨漲落潮出沒的現(xiàn)象。潮位和流速的驗證結果表明，計算值和實測值之間的誤差較小，說明改進后的POM水動力模型的求解方法、邊界條件及參數(shù)取值是合理的。 在POM水動力模型基礎上添加水質(zhì)模型，預測包括碳、氮、磷在內(nèi)三類物質(zhì)的運移和循環(huán)，水質(zhì)指標包括浮游植物、溶解氧、碳化需氧量、有機氮、氨氮、硝酸鹽氮、有機磷和無機磷八種。以理想水槽中連續(xù)

3、源排放的濃度場預測為例，分別采用中心差分格式與一階Smolarkiewicz迎風格式驗證水質(zhì)模型的精度。解析解與兩種數(shù)值解之間的誤差統(tǒng)計表明，水質(zhì)模型具有較高的預測精度。中心差分格式的誤差略小于一階Smolarkiewicz迎風格式，但中心差分格式會引起解的震蕩，因此，在水質(zhì)模型的實際應用中，采用一階Smolarkiewicz迎風格式離散對流項。 將基于POM的近海三維水質(zhì)模型應用于南通達標水排海工程的水環(huán)境模擬，預測污染物在水