近岸海域局部人工岸線波流作用下的污染物輸運研究.pdf

1、城市人口的增加及工業(yè)發(fā)展導致污水排放激增,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散情況進行研究,得出近岸海域污染物的輸移

2、擴散規(guī)律。
　　首先,本文使用推廣共軛梯度法對橢圓緩坡方程進行了數(shù)值求解,在與拋物型緩坡方程求解結果和實驗結果的對比中發(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算模型,并通過物理實驗驗證了拋物型緩坡方程模型的準確性。
　　其次,本文使用以輻射應力為驅動力的近岸流數(shù)學模型求得近岸波生流,然后將流場帶入對流擴散模型來計算污染物的輸移擴散。由于輻射應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)學模型下的污染物輸移擴散進行了研究,通過物理實驗對比分析得出Dally et al.(1985)提出的波浪破碎數(shù)學模型較為合理。
　　最后,本文利用建立的耦合數(shù)學模型對渤海灣天津南部近岸海域的污染物輸運進行了計算。數(shù)值計算中設置的污染物排放點A1、

4、A2、A3依次遠離岸線,對比2010和規(guī)劃岸線下的污染物輸運模擬結果表明:近岸排放點A1點處污染物在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散,因此排污口位置的選擇上應盡量遠離岸線。A2點和A3點處污染物輸運在潮流作用時幾乎不受岸線變化的影響,但A2點由于距離破碎區(qū)較近,受波生流場的較大,因此污染物沿岸方向的輸運較A3更為強烈;雖然A3點受波浪影響較小,但污染物在