《波浪底部邊界層動力特性對底泥污染物釋放的影響研究》是依託長沙理工大學，由夏波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：波浪底部邊界層動力特性對底泥污染物釋放的影響研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：夏波
- 依託單位：長沙理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以理論分析為指導，採用波浪水槽實驗、數學模型等方法，研究分析波浪作用下底部邊界層的水動力特性及其對底泥污染物釋放的影響，通過物理模型試驗獲取邊界層內的流速剖面、紊動強度分布、溶解氧濃度分布，計算邊界層及擴散邊界層厚度，分析邊界層內水動力特性對擴散邊界層厚度及擴散通量的影響，探尋邊界層紊動結構對懸浮泥沙解吸釋放污染物的動態過程和影響機制，建立波浪邊界層水流運動及物質輸送數學模型，基於理論分析結果和實驗數據對模型進行率定和驗證，分析模型的適應性及格物理參數的敏感性，為開展波浪作用下泥沙釋放污染物的研究打下基礎。
結題摘要
波浪作用下底部邊界層水動力特性對於底泥污染物釋放有著十分重要的影響，本項目以理論分析為指導，採用數值模擬和實驗方法，研究分析波浪作用下底部邊界層的水動力特性及其對底泥污染物釋放的影響，項目的主要研究內容和取得的成果有：（1）在近似均勻紊流模擬裝置中開展實驗研究了紊流作用下泥沙懸浮釋放污染物的動態過程及基本特性，揭示了泥沙起動前後垂向紊動擴散作用對底泥污染物釋放的作用機制，為數學模型的建立和驗證奠定基礎；（2）在波流水槽中開展了波浪作用下邊界層水動力特性研究，通過剖面流速儀測量了波浪作用下的流速剖面結構和垂向紊動特徵,分析了波浪水流對紊動擴散作用的影響機制；（3）建立了邊界層高精度水流-泥沙相互作用數學模型，模擬分析了泥沙層化對紊動的抑制作用及所引起的泥沙垂向分布特徵，描述了泥沙垂向充分混合、泥躍層和近似層流情況下的紊動特徵和泥沙分布；（4）採用自適應四叉樹格線離散N-S方程和Level Set方法追蹤自由表面，建立了高精度數值波浪水槽，在此基礎上，引入泥沙模型和污染物模型，用於分析計算波浪作用下泥沙懸浮釋放污染物的時空分布特徵；（5）基於波流共同作用下泥沙懸浮釋放污染物的數學模型，通過設定不同的模擬情景，分析計算了波流共同作用下泥沙懸浮特徵、污染物釋放動態過程及時空分布特徵；（6）建立了波流雙向實時耦合水動力模型，引入紊動擴散係數垂向分布模型，合理描述波流共同作用下邊界層動力過程對泥沙及污染物輸送的影響；（7）在上述研究基礎上，針對疏浚施工的短期環境效應，研究提出了疏浚作業引起的泥沙再懸浮及污染物釋放影響範圍與程度的計算方法和模型，並套用於工程實踐。 研究成果為進一步分析評價波浪水流作用下泥沙懸浮釋放污染物的環境效應和影響範圍奠定了基礎，提供了數學模型和方法，具有一定的理論意義和套用價值。
