河口海岸污水排放近區的密度效應研究

《河口海岸污水排放近區的密度效應研究》是依託河海大學，由陶建峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：河口海岸污水排放近區的密度效應研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陶建峰
• 依託單位：河海大學

項目摘要

河口海岸污水排放問題近年來已成為海岸動力學、海洋環境學和環境流體力學研究的熱點問題。清晰認識環境水體的水動力特性以及污水的輸移擴散特性是準確預報排放污水時空分布的關鍵。本項研究通過理論分析、水槽試驗和數值模擬相結合的方法，同時考慮環境水體溫鹽密度斜壓效應和污水密度斜壓效應，推導更為符合河口海岸污水排放的三維斜壓水流-污水輸移擴散數值模式；進行不同的污水排放密度、排放方式、水動力條件等多組水槽試驗和數值模擬，研究不同條件下污水排放近區水動力空間結構和污水分布規律，重點分析污水密度和環境水體溫鹽密度對污水排放近區流場和濃度場的影響。開展河口海岸污水排放近區的密度斜壓效應研究，不僅可以更深刻認識污水排放近區水動力特性和污水輸移擴散特性，對豐富海岸動力學、海洋環境學和環境流體力學等學科內容具有重要的意義，同時為河口海岸地區合理劃分功能區、排污工程選址等具有較高的工程實用價值。

結題摘要

河口海岸污水排放問題近年來已成為海岸動力學、海洋環境學和環境流體力學研究的熱點問題。清晰認識環境水體的水動力特性以及污水的輸移擴散特性是準確預報排放污水時空分布的關鍵。本項研究基於污水排放試驗數據，分析污水排放近區的密度梯度效應，改進現有研究中水體密度處理方法，將污水與環境水體的密度差異作為水流運動中密度斜壓梯度力項處理的重要內容，推導得到河口海岸三維斜壓水流—污水輸移擴散數值模式。模擬恆定來流條件下溫排水側向淺排動力場和溫升場，結果表明改進模型考慮水體密度變化及其對流場和溫升擴散場的影響，能更好反映污水排放近區的流場結構和濃度場分布。開展了大量的不同動力條件、不同污水排放密度水槽系列試驗，主要包括靜水、恆定流、規則波、不規則波以及波流共存等動力條件下等密度水體和非等密度水體的排放試驗，利用高精儀器獲取三維流場、波高和濃度場等試驗資料，分析了單因子和多因子作用下排放近區流場特徵和濃度場特徵。開展更多組次污水排放數值試驗，分析了不同排放方式下污水相對密度、污水包絡寬度和污水包絡面積等參數的特徵。將研究成果套用於南黃海輻射沙脊群西洋海域的污水排放工程選址工作，以期為污水排放的設計和規劃提供依據。