《南黃海海域泥沙過程對污染物輸移影響的診斷研究》是依託河海大學，由楊潔擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：南黃海海域泥沙過程對污染物輸移影響的診斷研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊潔
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
含沙水體中泥沙的沉降、再懸浮過程以及水平輸運對污染物輸移擴散及空間分布的影響近年來越來越受到學者們的關注，而傳輸時間尺度作為研究水體交換和輸運的一種有效手段，可拓展至泥沙相關輸運過程的研究。因此，本項目擬針對動力、泥沙及地貌地形環境均較為獨特和複雜的南黃海輻射沙洲海域，通過實驗室泥沙實驗與數值模擬相結合的方法，建立相應的三維懸沙模型；引入泥沙的再懸浮游弋時間（resuspension age）和水平輸運游弋時間（transport age），研究潮溝地形水沙交換的特徵及泥沙間歇性沉降-再懸浮過程對潮溝地形地貌系統中動力條件的回響規律；並通過拉格朗日粒子追蹤方法，分析附著態污染物由於泥沙沉降-再懸浮過程產生的二次污染而出現的輸移擴散規律的差異。預期成果可在一定程度上豐富南黃海海域水沙交換和污染物輸移擴散規律的研究成果，在技術上可為沿岸多目標源污水排放的水質管理提供相應理論依據。
結題摘要
南黃海輻射沙脊群擁有潮溝與灘脊交錯的獨特地形，潮流動態環境中的露灘過程與懸沙濃度分布變化過程密切相關，而吸附污染物的懸沙通過沉降-再懸浮過程與水沙底部交界面發生充分的接觸，其中隨泥沙沉降的污染物會成為潛在的二次污染源，並在受到擾動後再次進入水體，因此研究考慮泥沙顆粒表面吸附作用的污染物濃度分布變化規律十分必要。本研究圍繞南黃海海域泥沙過程對污染物的輸移影響，開展了現場採樣及室內試驗、方程推導和數值模擬等幾方面的工作。針對黃海區域及包括錢塘江在內的東海北部區域建立了嵌套的數值模型，復演了輻射沙脊群海域潮流動力支配下的水動力過程，通過粒子追蹤法和動力系統方法中的拉格朗日擬序結構分析了點源污染物的輸運形態及其與溝、脊地形之間的關係；實現了伴隨方法對滯留/曝光時間的求解，並分析了輻射沙脊群海域年齡和滯留/曝光時間的分布形態和對潮汐、風等影響因子的回響規律；以磷作為代表污染物，通過磷吸附物理實驗，分析了江蘇沿岸泥沙代表粒徑在不同磷初始濃度和不同含沙量濃度下的平衡吸附量和吸附動力關係；假設溶解態和吸附態磷在泥沙吸附作用下達到動態平衡，推導了沖淤平衡狀態下考慮懸浮泥沙影響的磷遷移轉化控制方程，並進一步推導了基於該方程的年齡和滯留/曝光時間的控制方程。基於以上方程在數值模型中的算法實現，比較、探討了泥沙吸附作用在磷濃度擴散、稀釋過程中的影響和作用，結果表明考慮泥沙影響後，污染物輸運時間明顯增大，且受泥沙吸附能力影響較為敏感，隨著泥沙吸附能力增強，泥沙對污染物輸運時間的影響增大，並趨於穩定。本項目的研究成果是環境泥沙學科中泥沙污染物吸附對污染物稀釋擴散影響規律的有益探討，加深了對輻射沙脊群海域污染物輸運形態的認識，可作為理論參考為近岸海域水質管理、污染物排放提供有益的借鑑。
