海上溢油迁移转化的双层数学模型

海上溢油的双层数学模型将泄漏在海域中的溢油考虑为表层油膜和分布在整个水体中的悬浮油滴两层组成．采用Lagrangian追踪法模拟油膜的输移扩散．在此方法中,油膜可用大量的小油滴表示,对每个油滴都规定随时间而变化的坐标系,油滴的运动受到风、潮流和周围油的浓度影响．油的迁移过程包括对流、扩展、湍动扩散、附着在岸边以及沉降到海底等过程。转化过程包括挥发、溶解、乳化等．此外,光化学反应、生物降解能够改变油的特征以及减小油的污染．该模型可以用于瞬时和连续溢油的情况,不仅可以用于模拟油,也可以模拟其它与油的密度相近的有害物质的泄漏．水动力学模型采用美国普林斯顿海洋模式(POM)．该溢油模型已应用于渤海海峡突发性溢油事故的模拟与预报．

海底管线溢油数学模型研究

基于Lagrangian积分技术,推广了海底管线溢油数学模型．在模型中首次考虑了溢油的乳化,同时还考虑了剪切卷吸和对流卷吸以及溢油的扩散和溶解．该模型不但能够模拟不分层或分层环境中的水下溢油轨迹,而且还可以在改变水流流速的环境下模拟．讨论了不同Froude数、分层数以及溢油速度和水流速度比下的溢油轨迹和浓度值,通过多次数值模拟发现在改变小孔直径大小而保持Froude数以及溢油初速度和水流流速比不变的情况下,溢油的轨迹变化很小,且溶解总量和乳化总量都很小．将数值模拟结果与实验值进行对比,获得了令人满意的数值结果,说明该模型具有较高的准确性和可靠性,能够反映出海底营线溢油的扩散及上升轨迹．

基于未确知信息的环状河网水质数学模型研究

以圣维南方程组、对流扩散方程以及未确知信息理论为基础,建立了环状河网一维水动力与未确知水质数学模型。采用Preissman四点隐格式法对圣维南方程组进行离散和采用显式差分对对流扩散方程进行离散,对河网水动力与水质分别进行了合理的编码,并考虑了泵闸等控制工程、降雨径流的影响,采用河网的三级解法编制河网非恒定流的计算程序求解各断面的水位Z和流量Q,实现了水动力和水质两模块之间的数据连接,且对微分形式的水质模型运用未确知数学理论进行了含有两个未确知参数的水质计算,从而不仅能获得污染物浓度区间值,还能得到相应的可信度。实例研究表明,建立的河网水动力模型和未确知信息的水质模型是可靠的,可以用于河网水质治理工程的数值模拟研究和水环境评估。

舟山海域油品码头布局与溢油风险评估

提出了一个基于不确定性分析理论的区域油品码头空间布局的溢油风险模拟与评估方法。该方法可系统分析沿海区域油品码头空间布局及其产生的海域溢油风险的空间分布规律,能够满足我国当前近海高强度开发形势下战略环评和环境风险评估的技术需求。以舟山海域为研究对象,通过油品码头布局模型和不确定性分析,对舟山海域进行综合溢油风险评估,结果表明该方法可以用于综合评估某一海区的溢油风险水平;基于溢油风险概率和污染损害的时空分布,依据风险值集中度最大及风险总值最小的原则,能够实现多种码头布局方案下的海域溢油风险水平的综合比较,并得到最优油品码头布局方案。

中国沿海港口总体规划环境影响评价研究

中国港口规划环境影响评价自2004年正式启动,至今已经过十余年的探索和发展,各方面都取得了很好的成效,逐步进入到规范化和成熟化阶段。但在中国环境保护发展的新形势下,港口规划环评工作仍在工作机制和技术方法等方面存在诸多问题。本研究系统性回顾了中国港口规划环评的发展历程,梳理了环评管理架构和工作流程,分析了中国港口规划环评存在的主要问题,并从工作机制、成果落实和技术方法等方面提出了相应的对策建议。

三维对流扩散方程的三种高精度分裂格式

在算子分裂法思想的基础上,将两种高精度的离散格式推广应用于三维对流扩散方程,同时对经典ADI格式的对流项做了改进,改进后的格式的对流项对空间具有4阶精度,而经典ADI格式对空间只有2阶精度,由此可见,提高了该格式的实用性.最后对两种典型的浓度场进行了数值模拟,将3种格式的计算结果与解析解以及其它传统差分格式的计算结果进行了对比,得出当Peclet数不大于5时,3种格式均获得了令人满意的数值结果,说明推广的这三种方法具有很高的准确性和可靠性.

烟台港海阳港区沙滩冲淤稳定性数值模拟分析

利用整体潮流、波浪和泥沙数学模型,对烟台港海阳港区西部万米沙滩的冲淤演变进行了数值模拟试验研究。给出了规划实施前后沙滩处的潮流场和波浪场的变化,得出了万米沙滩的泥沙冲淤年变化量,分别为16 mm和19 mm,因此规划引起沙滩的泥沙淤积量为3 mm/a。

长江经济带内河港口规划环评成效及对策

长江经济带内河港口规划环境影响评价工作经过了十五年的探索与实践,在港口岸线管控、港口布局优化、港口规模控制及生态敏感区域保护等方面取得了一定成效,有效防范了港口开发建设对长江流域生态环境产生的不利影响。但在当前环境保护发展和环评改革的新形势下,内河港口规划环评工作在机制、执行和监督等方面仍存在一些问题。文章通过系统性回顾长江经济带内河港口规划环评进展,分析规划环评所取得的成效,总结长江经济带内河港口规划环评存在的主要问题,并从技术管理和程序管理等方面提出相应的对策建议。

津冀海域船舶溢油风险评估及管控措施研究

基于空间分析和数理统计方法,建立了大尺度海域船舶溢油风险评估技术方法,运用该方法对津冀海域的船舶溢油风险进行了系统评估,得出津冀海域船舶溢油风险呈现污染指数从近岸到开阔海域递减,高风险海域主要分布在秦皇岛港—唐山港京唐港区、唐山港京唐港区—唐山港曹妃甸港区、天津港—黄骅港之间海域,以及天津海域风险值最大等特点。针对津冀海域的溢油风险分布特征,提出应完善应急顶层设计、形成区域联动体系、明确部门职责要求等船舶溢油污染风险管控措施建议。

城市给水管网恒定流和瞬变流数学模型研究

首先基于节点方程法,建立了给水管网恒定流数学模型,并采用经改进的牛顿迭代法实现了对模型的求解;其次由特征线法建立了给水管网瞬变流数学模型,可预测管网运行中出现的有害水击,并求得可能出现的最大(最小)水压及其相应发生的位置。实例研究表明,建立的模型是可靠的,且具有计算速度快、精度高等优点,可以用于城市给水管网的水力平衡数值模拟研究和为设计者防护水击所采取的措施提供理论依据。

瓯江口三维潮流和盐度数值模拟研究

环境流体动力学模型(EFDC)集水动力模块、泥沙输运模块、污染物运移模块和水质预测模块一体,可以用于河流、湖泊、水库、湿地和近岸海域一维、二维和三维物理和化学过程的模拟。为了研究多岛屿、地形及流态复杂的瓯江口海区的水动力过程,本文将EFDC模型运用于该海区潮流场和盐度场的数值模拟。对比实测资料校核了模型参数,把模拟结果和实测潮位、流速和盐度进行了比较,吻合较好,并对瓯江口海区的潮流场以及盐度场进行了详细分析,发现近岸和江口及乐清湾大部分区域往复流明显,离岸越远旋转流越明显,河口处盐度在垂线分布上呈强混合型。结果表明:该模式成功复演了瓯江口海区的潮流和盐度变化过程,可以用于模拟和分析河口及近海海域的动力场.

水运绿色发展的国际经验与启示

总结分析欧美典型国家在设立船舶排放控制区、推进靠港船舶使用岸电和建设绿色港口等方面的经验做法,结合我国港口实际发展情况,提出我国在制定船舶排放控制区政策、推广靠港船舶使用岸电和推进绿色港口建设等方面的相关建议。

池州市内河船舶污染防治应急能力建设

为加快内河船舶污染防治应急能力建设,以池州市为例,分析池州港船舶污染水域环境风险,结合应急能力现状,提出完善的组织指挥体系、全方位的监视监测能力、优良的设备设施和强有力的应急综合保障能力等4个内河地区防治船舶污染应急能力建设规划研究和编制的重要方面。建议:支流水域是内河地区应急能力建设的薄弱区域,应予以重点关注;地方政府、企业与国家力量的配合、互相补充以及上下游城市应急联防机制的建立是应急能力建设的重要方面。

山区河流阻力及推移质运动模拟方法研究进展

山区河流坡陡流急、泥沙级配宽、相对水深小、河床结构发育、水流流动在空间上变化剧烈,使得山区河流的水流阻力和推移质运动关系十分复杂。总结了山区河流阻力及推移质运动模拟方法的研究成果,对比分析了典型的山区河流阻力公式以及山区河流推移质模拟方法中遮蔽函数的研究成果。研究表明山区河流阻力及推移质运动的试验及理论研究均有了较大进展,但在体现边界非均匀性对水流特性的影响以及具有广泛适用性的阻力及推移质运动模型方面还需深入研究。

优质小麦同舟麦916在淮北地区的种植表现及栽培技术

详细叙述了同舟麦916在淮北地区的种植表现,并从精细整地、适时播种、平衡施肥、病虫草害防治等方面介绍了该品种的栽培技术,以期为该品种的推广种植提供参考。

具有堰的环状河网中追赶系数的新求法

以圣维南方程组为基础,建立了具有堰的环状河网非恒定流数学模型。采用Preissman四点隐格式法对圣维南方程组进行离散,并考虑了堰的影响,利用河网的三级解法编制河网非恒定流的计算程序求解各断面的水位Z和流量Q。对于堰出流的模拟,根据堰的上下游条件,给出了环状河网中有内部边界堰存在时追赶系数的一种新的推求方法,提出了适用于环状河网中自由出流和淹没出流的算法。实例研究表明,该模型是可靠的,可以用于河网水流治理工程的数值模拟研究,并且提供了一种处理明渠分流的工具,对实际工程有一定的指导意义。

舟山群岛新区发展规划对海域水质影响研究

近年来舟山海域水质呈明显下降趋势,海水中的主要污染物质为无机氮和活性磷酸盐。本研究采用数值模拟手段,对舟山群岛新区发展规划实施前后舟山海域水质情况进行了研究。研究表明舟山海域污染主要由外源引起,规划实施后在区域减排条件下舟山海域污染情况会有所改善,但仍应加强污染防控措施,进行分级分类排污管理。

基于波能量平衡方程模拟波浪在柔性植物区的传播与变形

基于CMS-Wave波浪数学模型,通过在其波浪能量平衡方程中引入植被波能损耗项,并考虑了波浪的折射、反射、破碎、波流相互作用及底摩擦等作用,计算了有植被作用下的波浪传播与变形.该模型的求解以波能平衡方程为基础,采用有限差分法进行数值离散,并应用Gauss-Seidel迭代法计算离散的方程组,得到计算域的波高、周期以及波向等波浪要素信息.首先通过模拟一维简单地形和二维复杂地形的波浪传播,对模型的适应性及有效性进行评估;随后对不规则非破碎和破碎波浪在柔性植物区的传播变形进行模拟,计算结果表明,修正的CMS-Wave模型能够精确地计算植被影响下波浪在复杂地形的传播与变形,这可对近一步研究近海湿地植被的消波效应及湿地海域极端风浪的防灾减灾提供技术支撑.

长江口北支中束窄对其泥沙浓度影响的数值研究

基于ECOMSED模型建立了长江口地区潮流和泥沙输运数值模型。模型验证情况良好,能很好地模拟长江口地区水动力环境和泥沙浓度分布。利用所建模型,对长江口北支中束窄工程实施前后,长江口地区的水动力和泥沙浓度分布进行了模拟。研究结果表明:长江口北支中束窄工程实施之后,北支河道有较大程度的缩窄,北支径口也有较大程度的缩小,导致外海潮流对北支河道的侵入动力减弱,造成潮位降低,河道缩窄也使水流流速有所增加;北支河道内的泥沙浓度也随潮水侵入动力的减弱和潮位的降低而有所降低;北支中束窄工程仅对北支影响较大,南支及口门区域的潮位、流速、泥沙浓度基本不受影响。