湖泊岸线变化对水体污染物输移扩散影响研究

为研究湖泊岸线变化情况对于水体污染物输移扩散的影响作用,选择某市的一个辖区,针对该辖区某湖泊岸线变化实施潮流场数值模拟。选用COD作为水体污染物实施输移扩散模拟,构建COD输移扩散模型。主要考虑6个点源的污染物输入,依据点源排污量分别在大潮与小潮作用的湖泊岸线变化情况下研究不同岸线类型的COD输移扩散情况。在大潮、小潮作用下,COD在修复岸线与自然岸线的输移扩散范围更小,在人工岸线的输移扩散范围大。可以看出,与人工岸线相比,自然岸线和修复岸线可以抑制COD在水体中的扩散范围。

景观水系水动力作用下污染物输移扩散研究

景观水系封闭循环且流速较缓,常出现水质恶化的问题。本文基于水动力模型及输移模型,采用水动力驱动方法对景观水进行处理,计算不同方案下污染物输移降解情况,其中,方案一、二为边界进出水,方案三为内部点进出水。通过分析三种方案的流速分布和污染物降解情况,更加直观地选择最佳方案。方案一模拟所得到的南侧区域大部分污染物质量浓度为1.5~2.5 mg/L;方案三模拟所得到的北侧区域大部分污染物质量浓度为2.9~3.0 mg/L。综合比较,最佳方案为方案三,可使整体污染物迅速浓度降低。

深圳港西部港区进出港航道工程疏浚泥水抛泥沙输移扩散规律研究

针对深圳港西部港区拟新开辟的出海航道———铜鼓航道的疏浚泥海上倾倒对周围水沙环境的影响问题,通过建立二维潮流泥沙数学模型,对在拟选的水抛倾倒区内分别在有风或无风情况每天倒泥8次或12次共4种情况下的水抛疏浚泥的输移扩散与影响进行了模拟计算和研究.研究结果表明,在选定的抛泥区进行疏浚泥倾倒活动对周围环境的水深、航道、水环境的悬浮物浓度、水体滞留时间、沉积厚度、悬沙漂移距离等各项指标均影响不大,工程技术上合理可行.

湄洲湾峰尾围垦工程施工期间海水悬浮泥沙输移扩散的数值模拟

围填海工程施工过程导致海域悬浮物迅速增加,影响周围海洋生态系统,研究围填海工程悬浮泥沙的输移扩散规律对于区域生态环境质量及工程建设的综合生态影响评价具有重要的参考意义.针对湄洲湾峰尾围垦工程施工期悬浮泥沙可能造成的生态影响,对爆破挤淤(5.17 t/s)和抛石挤淤(1.39 kg/s)的悬沙源强进行了分析计算.在工程海区平面二维潮流场数学模型的基础上,采用二维对流扩散数学模型对施工范围内的模型网格点(40 m×40 m)进行了逐点计算,数值模拟结果表明,悬浮泥沙扩散范围和形态主要受潮流控制,工程施工联合影响下悬沙质量浓度大于10mg/dm3的全潮最大影响包络面积为5.848 km2,施工9 h后悬沙影响基本消失,为工程施工期环境管理提供了参考依据.施工悬浮泥沙的扩散整体表现为总悬沙质量浓度在离工程区较近的范围内较大,而距离越远质量浓度越接近自然状态的本底含沙量.施工悬浮泥沙对浮游生物、游泳生物和底栖生物等均会产生一定的影响,但随着施工结束而消失,不会对海洋生态产生长期的不利影响.

太湖水动力学三维数值试验研究——4.保守物质输移扩散

物质输移扩散规律是大型浅水湖泊水质变化机理研究的重要内容,对湖泊水环境的管理具有重要的现实意义.本文在太湖湖流三维模型研究成果的基础上,创建了太湖保守物质输移扩散三维数值模型,并用之模拟了1997年冬季1～2月太湖总磷含量的变化,计算结果表明,模型计算值与观测值吻合,本文所建的保守物质输移扩散模型,可用于冬季太湖营养盐含量时空变化的计算。

水流交汇区污染物输移扩散特性

为分析水流交汇区污染物输移扩散规律,开展了交汇区污染物浓度分布规律的实验和数值模拟研究。建立了交汇区污染物扩散的水气两相流数学模型,并采用实验结果进行验证,对交汇区不同流量、动量和交汇角情况进行实验和数值模拟研究。结果表明:含高浓度污染物的支流汇入干流后,在交汇口下游支流侧形成较长的污染带,且支流与干流的交汇角和流量比(动量比)越小,污染带越狭长;在污染带范围内,污染物浓度梯度较大;污染物分布主要受随流输移和扩散的综合作用影响,其中在交汇区污染物的扩散作用明显。

爆破挤淤产生的悬浮物输移扩散模拟研究

爆破挤淤是处理淤泥质软基的常用方法,而研究由此产生的悬浮泥沙的输移扩散对于评价施工对工程区水环境的影响有重要意义。在对爆破挤淤产生的悬浮泥沙对水环境影响初步分析的基础上,就防波堤地基爆破挤淤处理产生的悬浮泥沙在波浪、潮流共同作用下的输移扩散过程进行了数值模拟,并对爆破挤淤后悬浮泥沙输移扩散规律进行了探讨,指出爆破挤淤对水域附近的生态环境有一定影响,但影响范围并不大,且持续的时间亦不长。

高浓热盐水在胶州湾潮流作用下的输移扩散规律研究

水电联产已经成为目前大型海水淡化工程的主要建设模式,然而海水淡化过程产生的高浓热盐水直接排海对受纳水体的污染是1个有待解决的重要问题。为建立一个能够较准确地模拟高浓热盐水排入海洋中的输移扩散情况的三维数学模型,用来预测高浓热盐水进入海洋水体后经湍动混合与输移扩散后的时空分布特性,揭示高浓热盐水在潮流作用下的运动及演变规律,进而对排放影响作出分析判断。采用文中建立的数学模型对胶州湾西岸的某电厂高浓热盐水表面排海问题进行数值模拟,研究表明该模型较好地模拟和复演了胶州湾的潮流场和高浓热盐水输移扩散情况,规则半日潮流对浓盐水的输移扩散起着决定性作用,通过比较不同排放口底层温度升高和盐度升高等值线包络面积得出较合理的排放口选址。该模型为合理布置水电联产设备的取水口和排放口位置提供了有效途径,为沿海水电联产产物浓盐水排放后对近海水域的环境污染控制具有一定的实际意义和理论价值。

波浪作用下渤海湾近岸海域污染物的输移扩散规律

用物理模型实验和数学模型计算相结合的方法 ,研究了均匀缓坡岸滩上 ,规则波及不规则波浪作用下形成的沿岸流及其对岸边排放污染物输移扩散的影响。针对渤海湾的地形和主要波浪方向 ,研究了渤海湾主要排污口附近单纯波浪以及波浪、潮流共同作用下近岸海域内流动速度分布与相应污染物输移扩散规律。结果表明 ,在渤海湾近岸海域 (一定范围内 ) ,污染物输移扩散受到波浪作用的影响 ,表现为平行岸线方向。波浪作用使得远离污染物排放口的滩涂受污染的影响增大。

海水淡化厂外排浓盐水输移扩散数值模拟预测

为研究海水淡化厂外排浓盐水对周边环境产生的影响,利用数值模拟方法对浓盐水进入水体(循环渠)的盐度进行了模拟预测并提出相应的改善措施。模拟结果显示:现状工况下盐度最大值出现在相对蒸发量较大而循环渠取水量较小的4月份;海水淡化厂开始运营后,若其浓盐水全部排入循环渠,循环渠中的盐度将会显著增加,盐度最大值出现在取水量最小的3月份;提高取水量可以有效降低循环渠内的盐度值,并使之满足排放要求。

波浪作用下近岸区污染物输移扩散的数学模型及其实验验证

在近岸缓坡浅水海岸,波浪破碎产生沿岸流是近岸海域流场的重要组成部分,它对污染物输移扩散规律的影响重大,在高阶近似抛物化缓坡方程求解大面积波浪场基础上,建立了波浪作用下污染物输移扩散数学模型。计算结果与不同坡度均匀斜坡地形上具有不同波高、周期的规则波及不规则波浪作用下污染物输移扩散实验结果进行了比较,分析了各种因素对波浪作用下沿岸流分布规律影响,所得结论认为地形坡度及入射波高对污染物输移扩散的影响较大,波浪作用将使缓坡海滩上污染物的输移扩散平行岸线方向。

深海环境中溢油输移扩散的初步数值模拟

通过对溢油在深海环境中的输移过程及行为特点的分析,初步建立基于拉格朗日积分法的深海溢油模型。该模型除了能够模拟油气混合物在真实深海环境中的共同输移与分离输移扩散过程,还考虑了石油溶解、气体溶解、天然气水合物形成与分解等行为变化对溢油运动轨迹的影响。应用该模型初步数值模拟了一次实际深海溢油试验,结果表明溢油在水下的空间分布模拟结果与现场监测数据符合较好。

海底溢油输移扩散的可视化数值模拟系统

为直观研究溢油在复杂水下环境中的动态行为,设计和开发一套海底溢油可视化数值模拟系统(SIMPACT-SOS).系统由数值模型、数据库和图形界面构成,具有地理信息系统(GIS)应用平台、数值建模分析、溢油数值模拟等专业功能.应用算例表明,SIMPACT-SOS系统可为海底沉船溢油、海底输油管道泄漏、海洋石油钻井井喷等水下污染事故的风险评估、应急决策及损害评估提供理论和技术支持.

非线性Stokes波浪场中污染物输移扩散研究

本文讨论了二阶Stokes非线性波浪作用下流体微团的平动和变形对污染物输移及混合扩散的影响,推导了相关公式,得出了波浪场作用下污染物输移及混合扩散的基本规律,为进一步研究波浪场中的纵向离散系数提供了一定的理论依据。建立了基于有限元方法(FEM)的对流扩散数学模型,对理论推导的结果进行了验证。研究结果表明:在非线性波浪场中,污染物的混合扩散除了受漂移速度影响外,具有明显各向异性的特征。

涉水工程泥浆排放输移扩散数值模拟

以含沙水流为研究对象,采用一般曲线坐标系下平面二维水沙输移数学模型对长江武汉河段岸边高浓度泥浆排放所形成的浓度场进行了数值模拟.模型重点考虑了高浓度泥浆在输移扩散过程中与河床的交换以及泥沙级配、河床变形对水沙运动的影响,计算结果能为工程单位决策提供科学依据.

PLIF方法在溶质输移扩散特性研究中的应用

PLIF(Planar Laser-induced Fluorescence)是利用激光片光照射含有荧光示踪染料的测量区域从而获得二维或三维浓度场的一种浓度测量方法.本文将对其原理、测量系统、目前的应用现状和发展趋势进行介绍.

岱山樱连门促淤围垦工程围堤地基爆破挤淤悬浮泥沙输移扩散模拟研究

爆破挤淤填石法作为地基处理的一种常用方法,广泛应用于沿海养殖围堤、围海造地、护岸以及防波堤等水工工程的淤泥质软土地基处理。在对岱山樱连门促淤围垦工程围堤地基爆破挤淤处理产生的悬浮泥沙输移扩散进行模拟的基础上,分析了爆破挤淤对周围海域的影响。研究结果表明,爆破挤淤所产生的悬浮泥沙的输移扩散受潮流的影响较大,其输移扩散的范围及方向很大程度上取决于爆破后工程区域附近潮流的水动力强度及方向。爆破挤淤后产生的悬浮泥沙浓度增量由于扩散和沉降作用迅速减小,在爆破3 h后基本降至10 mg/L以下。爆破挤淤施工中产生的悬沙对周围的水环境虽然有一定的影响但持续时间并不长,且影响范围有限。

恒定条件下物质输移扩散方程的几种解析解

本文从恒定条件下物质输移扩散方程出发 ,在固体边界上扩散通量F =-D C n =0的条件下 ,进行严密的数学推证 ,给出恒定条件下物质输移扩散方程的三种解析解 ,分析了解的合理性 ,讨论了解的正确性 ,其结果是令人满意的。对求解许多环境扩散问题具有实际应用价值 ,也具有重要理论意义。

“深水地平线”事故深海溢油输移扩散的数值模拟

为深入认识深海溢油输运过程和提高深海溢油事故的应急响应能力,文章以2010年墨西哥湾“深水地平线”事故为例,采用深海溢油输移扩散模型,以三维流场和海面风场为主要环境动力,数值模拟溢油深海泄漏后的浮射扩散、水体中输移扩散以及在风场和流场共同作用下在海面上输移扩散的全过程,同时模拟实施海底消油剂喷注处理措施后溢油输移轨迹和扩散范围的变化。研究结果表明:数值模拟结果与相关报道的悬浮油带实际观测结果以及美国国家海洋与大气管理局的海水异常遥感监测结果总体相符,可为更加全面和精细的深海溢油输移扩散数值模拟研究奠定良好的基础。

南海深水井喷溢油输移扩散的数值模拟研究

文章以假设发生在南海北部深水油气勘探开发海域的1279 m深水井喷溢油事故为例,采用深海溢油输移扩散模型,以2020年冬季(1月)和夏季(7月)三维流场和海面风场为主要环境动力,数值模拟研究未实施和实施海底消油剂处理情景下的溢油在海洋环境中的输移扩散全过程。模拟结果显示:不同深度的海流对溢油输移轨迹有着显著的影响;深水环境中,流速较小,井喷形成的浮射流能够向上输移较长距离;随着水深变浅,流速增强,流向多变,水中不同粒径的油滴以摇摆或螺旋轨迹向上浮升;在表层海流和冬季或夏季盛行风的共同作用下,海面油膜主要往下风向方向漂移扩散;实施海底消油剂处理措施后,水中油滴扩散范围较未处理时的更大,其中微小粒径油滴将在深水环境中长时间悬浮输移。结果可为今后南海深海溢油输移扩散规律的深入研究提供参考。