化学品水域泄漏三维浓度场研究

发布时间：2017-08-10 15:01

  本文关键词：化学品水域泄漏三维浓度场研究

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【摘要】：水路运输迅猛发展,水运已成为运输领域的重要组成部分。当今越来越多的船只在航道穿梭,船舶密度日趋增大,大大小小的码头在各港口建立。这无疑会给运输水域带来污染问题,使污染物预报显得尤为重要,污染物预报的关键就是流场,流场是预报系统的动力场。以往流场计算模型在运算方法上虽有不同,但大多数只适用于特定的区域。因此,研究不同水域流场计算的模型显得十分关键,同样也具有较好理论和实用价值,可为不同水域的化学品预报提供更加精确地动力基础。 本文研究的核心内容为化学品在不同水域中的扩散规律,在水域的选取上不仅考虑了仅受潮汐影响的沿海水域,还对仅受径流影响的内河水域进行了潮流场的模拟,此外,在既受潮汐影响又受到径流作用的感潮河段也考虑了潮流场的预报工作。文章在第二章介绍了化学品的理化性质,以及泄漏化学物质行为和归宿研究；在第三章介绍了主流水动力模型研究的主要内容、求解方法以及原理公式等,并介绍了几个目前较流行的潮流模式并归纳其特点；在第四章着重介绍了POM和Flowcoast两个模型的求解方法以及实现形式,通过差分方法、坐标变换等内容将模型的特征体现出来；在第五章利用前文的基本模型与技术,在对长江水域镇江段、岳阳段以及盘锦港的荣兴港区的水文地质资料分析整理的基础上,建立了相应的水动力流场模型以及化学品迁移模型,通过计算得出化学品在水体中不同时间的扩散分布规律。结果表明,在径流作用占主导的水域,使用Flowcoast模型较为合适,在潮汐作用占主导的水域,使用POM模型较为合适。 化学品在水中扩散的预报系统的选取关乎最终结果的精确性以及系统的可行性,本文所得出的结论能够显示不同模型在适用水域计算后化学品的位置预报、浓度分布以及接触岸线长度等相关信息可供化学品泄漏应急良好的数值结果,也为相关应急预案服务,为海洋环境管理机构提供相关科学依据。
【关键词】：水运污染 三维模拟 流场计算 水质模型
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O352;U698.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景10-13
• 1.1.1 化学品的水路运输现状10-11
• 1.1.2 水上化学品运输事故11-12
• 1.1.3 化学物质污染物泄漏的危害12-13
• 1.2 课题研究的必要性与意义13-14
• 1.3 主要研究内容14-16
• 第2章 泄漏化学物质行为及归宿概况16-24
• 2.1 化学物质的理化性质16-17
• 2.2 泄漏化学物质在水体中的行为17-20
• 2.2.1 溶解过程17
• 2.2.2 挥发过程17-18
• 2.2.3 分散过程18
• 2.2.4 乳化过程18
• 2.2.5 沉降过程18-19
• 2.2.6 漂移扩散19
• 2.2.7 光化学和降解过程19-20
• 2.3 化学物质的水中行为影响因素20-21
• 2.3.1 内部因素20
• 2.3.2 外部因素20-21
• 2.4 水上化学物质泄漏研究现状21-24
• 第3章 水动力三维数值模型的分析比较24-33
• 3.1 三维模型的常用假定24-25
• 3.2 离散方法的分析与选择25-29
• 3.2.1 有限差分法26-27
• 3.2.2 有限单元法27-28
• 3.2.3 有限体积法28-29
• 3.3 三维模型的坐标选取29-30
• 3.4 三维水动力模型研究现状30-33
• 3.4.1 水动力模型国内外研究现状30-33
• 第4章 三维水动力模型的控制方程与数值实现33-55
• 4.1 POM模式的控制方程与数值实现33-49
• 4.1.1 水动力原始控制方程组33-35
• 4.1.2 σ坐标系中三维数值模型35-39
• 4.1.3 边界条件及初始条件39-42
• 4.1.4 POM模型求解的数值实现42-47
• 4.1.5 POM模型污染物输运的数值实现47-49
• 4.2 Flowcoast模式的控制方程与数值实现49-55
• 4.2.1 贴合边界坐标系49-51
• 4.2.2 Flowcoast模型求解的数值实现51-53
• 4.2.3 边界条件与初始条件53-55
• 第5章 三维水动力与水质模型在不同水域的适用性探讨55-79
• 5.1 POM模型和Flowcoast模型在镇江站的应用55-70
• 5.1.1 长江水域镇江段流域简介55-56
• 5.1.2 河段选取56-57
• 5.1.3 POM模型在长江流域镇江站的应用57-67
• 5.1.4 Flowcoast模型在长江流域镇江站的应用67-70
• 5.1.5 结果分析70
• 5.2 POM模型在盘锦港防波堤水域的应用70-75
• 5.2.1 荣兴港拟建防波堤附近水域概况71-72
• 5.2.2 POM模型的应用72-75
• 5.2.3 结果分析75
• 5.3 Flowcoast模型在岳阳水域的应用75-79
• 5.3.1 长江流域岳阳段水域概况76
• 5.3.2 Flowcoast模型预报水溶保守化学物质扩散的应用76-78
• 5.3.3 结果分析78-79
• 第6章 结论与展望79-81
• 6.1 结论79-80
• 6.2 不足与展望80-81
• 参考文献81-86
• 致谢86-87
• 研究生履历87

【参考文献】

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本文编号：651320