紊流作用下泥沙释放磷的试验及数值模拟

为研究水体紊动对泥沙释放污染物的影响,引入近似均匀紊流模拟装置,开展不同强度紊动作用下泥沙运动释放磷动态过程及基本规律的试验,研究表明:紊动扩散作用对泥沙解吸释放磷有着十分重要的影响,紊动较弱时,泥沙尚未起动,床面泥沙颗粒吸附的磷元素解吸至孔隙水中,在垂向紊动扩散作用下输送至上覆水中,将使得上覆水中溶解态磷浓度增大;紊动作用较强时,泥沙逐渐悬扬至水体中,悬浮泥沙颗粒吸附的磷元素直接解吸至上覆水中,泥沙浓度越高,溶解态磷含量增长速率越大,达到平衡的时间越短.通过耦合紊流模型、水流泥沙数学模型、污染物对流扩散模型和Langmuir吸附动力学方程建立了紊动作用下泥沙释放磷的垂向一维数学模型,针对试验条件进行数值模拟,模拟结果与试验数据吻合较好,平均相对误差低于10%,可为模拟天然水体中泥沙悬浮释放磷的时空演化提供参考.

水体紊动作用下湖泊泥沙解吸释放磷的实验研究

为了揭示水体紊动对湖泊泥沙解吸释放磷的影响,本文选取东洞庭湖湖底表层泥沙作为研究对象,通过近似均匀紊流模拟装置模拟不同强度的紊动水体,研究紊动作用下泥沙解吸释放磷的影响因素和基本规律,结果表明:泥沙起动之前,在垂向紊动扩散作用下,表层泥沙孔隙水与上覆水之间的溶解态磷交换,是溶解态磷迅速增大的主要原因;在较强紊动作用下,泥沙普遍起动,悬浮泥沙所吸附的磷解吸至水体中,溶解态磷含量显著增大,泥沙浓度越高,溶解态磷含量增长速率越大,达到平衡的时间越短;紊动扩散作用对泥沙解吸释放磷影响显著。