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杭州湾北部水域污染物扩散输移的数值模拟与分析

何青  
【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(Princeton Ocean Model)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。


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