杭州湾北部水域污染物扩散输移的数值模拟与分析.pdf

杭州湾北部水域污染物扩散输移的数值模拟与分析 【摘要】：水体中污染物的扩散输移规律是水环境研究中的一个基础 课题。从水动力场，水质，排污混合区和毒物的分布等多方面系统、 全面地研究一个充分混合海湾的污染物扩散输移规律是本文的主要 工作。它不仅在理论上极具研究价值，在人口，自然资源和环境污染 的压力，直接冲击社会经济发展和人类生存的今天， 如何保护好水环 境，发挥大水体的稀释自净能力， 特别是充分利用长江口杭州湾水体 的稀释扩散能力， 为上海城市污水外排的规划决策提供依据。 在这些 方面，本论文具有显而易见的现实意义。 文中探讨了国际上著名的以 二阶矩紊流闭合模式为主要特征的 POM(PrincetonOceanModel)模型 在计算水动力场中的应用，给出了 Lagrange 余流场的分布，讨论了 各种水动力因子对 Lagrange 余流场的影响，并在此基础上，就污染 物长期输运的质点漂移轨迹进行了研究。通过 DELWAQ 综合水质模 型的计算， 给出排污混合区分布的定量结果。 同时还在重金属元素含 量分布，影响因子等方面进行了初步探讨。将这样一套较系统、完整 的计算分析污染物扩散输移模式对杭州湾水体进行研究， 得到的主要 认识有：杭州湾 M_2 分潮的 Lagrange余流在长江径流的影响下有利 于污染物向湾外的输移；北岸金山以东的水域是污染物搬运能力较 强、自净能力较好的水域； 风应力的贡献是使表层余流场在大小和方 向上明显改变；对应金山站涨急、涨憩、落急和落憩四个不同时刻， 杭州湾北岸排污口附近的余流在方向和量值上均有差异， 以涨憩最有 利于污染物向湾外的输移，涨、落急时次之，落憩时最差；质点漂移 结果表明，对输移有利的排污口依次是中港优于星火， 星火优于金山。 混合区面积的影响因素不仅是大水体的交换条件， 而且受局部水域紊 动条件的影响。根据对河口海湾污染物输移扩散问题的分析计算研 究，在理论上深入探讨了充分混合水域污染物扩散输移规律， 提出了 较系统、完整的分析计算模式， 对杭州湾北岸给出了污染物输移条件 的不同区划。本文的部分研究成果已被有关部门用于污水外排的规划 和决策，说明其不仅在理论上有意义， 而且在实际应用方面也有一定 的参考价值。 【关键词】： 【学位授予单位】：华东师范大学 【学位级别】：博士 【学位授予年份】：2000 【分类号】：X55 【目录】：致谢 5-6 表索引 6-7 图索引 7-9 主要符号说明 9-11 中文摘 要 11-12英文摘要 12-14第一章绪论 14-18 §1-1 问题的提出 14-15 §1-2 有关问题的研究现状 15-16 §1-3 本文的工作 16-18 第二章杭州湾水动 力场的计算和分析 18-36 §2-1 三维河口流体动力学基本方程组 18-22 一、三维流体动力学基本方程组 18-19 二、三维河口流体动力学基本 方程的简化 19-20 三、紊流模型的处理 20-22 §2-2 河口三维流体动力 学数值模型和方法 22-29 一、河口三维流体动力学数值模型和方法 2