半封閉港池水交換的數值模擬及其應用.pdf

1、海港的位置從靠岸到離岸，布局方式從順岸式到環(huán)抱式，半封閉式港池在增加碼頭岸線、改善泊位安全和減少泥沙回淤的同時卻為港池的水環(huán)境問題埋下了隱患。半封閉港池減小了港池內水體與外界交換的通道，海水長時間滯留在港池，更新速率減慢，加之污染物的不斷排入，港池的水環(huán)境問題將日益突出。 本文采用水質數值模型作為研究水交換問題的主要工具。采用基于無結構網格的有限體積法對控制方程進行離散，單元間界面的數值通量采用Roe格式的近似Riemann解計

2、算，底坡源項采用特征分解法處理，并對淺水方程的平衡性進行了證明，二次偏導數的紊動項采用界面平均值進行計算。對半封閉矩形港池的概化模型模擬結果表明，從提高港池水交換的角度考慮，矩形港池的長寬比和港池口門開度存在著相互制約的關系，港池口門的最佳開度由港池長寬比來確定。選擇適合當地海域的組合潮型作為潮汐控制條件可以比較真實地反應出港池水域污染物擴散的實際過程。大鏟灣的水環(huán)境數學模型通過了水流和水質模擬的驗證，模擬結果表明：大鏟灣灣頂成為港池水

3、環(huán)境問題治理的重點水域；開渠方式對提高灣頂水體交換量的效果不甚明顯，泵站抽水方式可有效提高灣頂水體污染物的擴散速率。對南沙港區(qū)中部挖入式港池的模擬結果表明：口門段港池水域的污染物濃度能在短時間內下降，內港池成為港池水環(huán)境問題比較突出的水域；連通龍穴南水道的河涌對改善內港池的水質狀況效果十分明顯，港池口門北側的導堤對外部和中部港池的水環(huán)境改善也比較有益；對港池水交換問題的治理可結合導堤工程與河涌工程同時進行。半封閉港池的水交換問題與港池的