離岸排放污染物遷移擴散的數(shù)值模擬研究及其應(yīng)用.pdf

1、沿海地區(qū)人口密集,工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展迅速,工農(nóng)業(yè)廢水、生活廢水與日俱增。近年來污染物離岸排放成為沿海城市處理污染的有效途徑。污染物離岸排放是指污染物通過放流管輸送到某一近岸海域,然后經(jīng)擴散器以較高速度排放到海水中。為了避免離岸排放的污染物在排污口處聚集不散,或者對海洋濕地保護區(qū)、海洋生物增殖區(qū)等敏感海域造成污染等嚴(yán)重問題的發(fā)生,需要了解排污口射流混合區(qū)內(nèi)污染物與海水的摻混稀釋規(guī)律和污染物的遷移擴散規(guī)律,在此基礎(chǔ)上選取合理的排污口位置和建立有效

2、的污染物排放系統(tǒng)。
　　關(guān)于污染物射流排放混合區(qū)的研究,通常將其分為排污口近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)兩部分分別研究:射流近區(qū),主要受射流初始動量影響;射流遠(yuǎn)區(qū),流場幾乎不受射流的影響,污染物隨環(huán)境水體做遷移擴散。
　　本文回顧了離岸排放射流近區(qū)研究的發(fā)展歷程,總結(jié)了這類問題的研究方法;以往研究大都是較深海域,不需要考慮自由面對射流近區(qū)的水動力和污染物遷移擴散規(guī)律的影響,但在渤海灣等較淺海域,需要考慮自由面的影響,目前研究較少。在前人的基礎(chǔ)上

3、,建立了較淺海域污染物離岸排放射流近區(qū)模型,考慮了自由面對射流和污染物遷移擴散的影響,包括三維紊流模型和對流擴散模型,分別利用靜止水環(huán)境與橫流環(huán)境中射流的實驗數(shù)據(jù)和對流擴散方程的典型解析解進行了驗證,結(jié)果表明所建立的模型對射流近區(qū)的模擬結(jié)果良好,可以進一步應(yīng)用到較淺海域內(nèi)排污口射流近區(qū)流場和污染物遷移擴散的模擬。
　　離岸排放射流遠(yuǎn)區(qū)的主要研究對象是污染物隨環(huán)境水體的遷移擴散規(guī)律,本文基于FVCOM三維分層海洋模型來進行研究。利用

4、渤海灣實測數(shù)據(jù)對模型進行了率定和驗證,結(jié)果表明離岸排放射流遠(yuǎn)區(qū)模型能夠正確反映渤海灣內(nèi)的流場分布,可以進一步應(yīng)用到渤海灣內(nèi)排污口射流遠(yuǎn)區(qū)污染物遷移擴散的模擬。
　　將離岸排放射流近區(qū)與遠(yuǎn)區(qū)模型應(yīng)用到天津南港工業(yè)區(qū)污水離岸排放口的優(yōu)化研究中,針對三個擬選排污口進行了詳細(xì)的分析研究。首先利用射流近區(qū)模型分析比較了三個擬選排污口附近污染物的遷移擴散和初始稀釋效果;其次利用射流遠(yuǎn)區(qū)模型對污染物遷移擴散進行了模擬預(yù)測,比較三個擬選排污口污染