離岸排放污染物遷移擴(kuò)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(jì)發(fā)展迅速,工農(nóng)業(yè)廢水、生活廢水與日俱增。近年來(lái)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(guò)放流管輸送到某一近岸海域,然后經(jīng)擴(kuò)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(duì)海洋濕地保護(hù)區(qū)、海洋生物增殖區(qū)等敏感海域造成污染等嚴(yán)重問(wèn)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(kuò)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(dòng)量影響;射流遠(yuǎn)區(qū),流場(chǎng)幾乎不受射流的影響,污染物隨環(huán)境水體做遷移擴(kuò)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(wèn)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(duì)射流近區(qū)的水動(dòng)力和污染物遷移擴(kuò)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(duì)射流和污染物遷移擴(kuò)散的影響,包括三維紊流模型和對(duì)流擴(kuò)散模型,分別利用靜止水環(huán)境與橫流環(huán)境中射流的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和對(duì)流擴(kuò)散方程的典型解析解進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明所建立的模型對(duì)射流近區(qū)的模擬結(jié)果良好,可以進(jìn)一步應(yīng)用到較淺海域內(nèi)排污口射流近區(qū)流場(chǎng)和污染物遷移擴(kuò)散的模擬。
　　離岸排放射流遠(yuǎn)區(qū)的主要研究對(duì)象是污染物隨環(huán)境水體的遷移擴(kuò)散規(guī)律,本文基于FVCOM三維分層海洋模型來(lái)進(jìn)行研究。利用

4、渤海灣實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了率定和驗(yàn)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(chǎng)分布,可以進(jìn)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(kuò)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(duì)三個(gè)擬選排污口進(jìn)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(gè)擬選排污口附近污染物的遷移擴(kuò)散和初始稀釋效果;其次利用射流遠(yuǎn)區(qū)模型對(duì)污染物遷移擴(kuò)散進(jìn)行了模擬預(yù)測(cè),比較三個(gè)擬選排污口污染