近岸海域局部人工岸线波流作用下的污染物输运研究

发布时间：2020-05-18 11:20

【摘要】：城市人口的增加及工业发展导致污水排放激增，污水海洋处置因其快捷有效而日益受到重视。但考虑造价问题，污水排污口一般都选择在离岸较近处，但有些排污口位置处水深较浅，污水输运效果不理想。随着各大沿海城市加快海洋开发的步伐，如建立临海工业区、围海造地等，使得陆地向海洋方向延伸，因此可以实现污水在离岸距离相同的情况下在较深的位置排放。针对上述情况，本文将就波、潮及两者共同作用下排海污水在较深位置排放的输移扩散情况进行研究，得出近岸海域污染物的输移扩散规律。 首先，本文使用推广共轭梯度法对椭圆缓坡方程进行了数值求解，在与抛物型缓坡方程求解结果和实验结果的对比中发现，抛物型缓坡方程在相同的精度下具有更高的效率。因此本文将采用抛物型缓坡方程作为波浪场计算模型，并通过物理实验验证了抛物型缓坡方程模型的准确性。 其次，本文使用以辐射应力为驱动力的近岸流数学模型求得近岸波生流，然后将流场带入对流扩散模型来计算污染物的输移扩散。由于辐射应力变化主要由波浪破碎引起，因此本文对、、 、提出的四种不同波浪破碎数学模型下的污染物输移扩散进行了研究，通过物理实验对比分析得出提出的波浪破碎数学模型较为合理。 最后，本文利用建立的耦合数学模型对渤海湾天津南部近岸海域的污染物输运进行了计算。数值计算中设置的污染物排放点、、依次远离岸线，，对比和规划岸线下的污染物输运模拟结果表明：近岸排放点点处污染物在年岸线下潮流、波浪的共同作用下有明显的沿岸和离岸输移扩散趋势；而规划岸线则阻碍了近岸区域污染物沿岸的输移扩散，因此排污口位置的选择上应尽量远离岸线。点和点处污染物输运在潮流作用时几乎不受岸线变化的影响，但点由于距离破碎区较近，受波生流场的较大，因此污染物沿岸方向的输运较更为强烈；虽然点受波浪影响较小，但污染物在潮流作用下向外海的排放速度比更快。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X55;P731.2

【参考文献】

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1 ;Mathematical Models for Combined Refraction-Diffraction of Waves on Non-Uniform Current and Depth[J];China Ocean Engineering;1996年04期

2 郑永红 ,沈永明 ,邱大洪 ,夏进;Efficient Elliptic Solver for the Mild Slope Equation Using BI-CGSTAB Method[J];China Ocean Engineering;2000年02期

3 孙连成;渤海湾西部海域波浪特征分析[J];黄渤海海洋;1991年03期

4 远航,于定勇;潮流与泥沙数值模拟回顾及进展[J];海洋科学进展;2004年01期

5 李孟国,王正林,蒋德才;近岸波浪传播变形数学模型的研究与进展[J];海洋工程;2002年04期

6 陶建华,韩光;波浪对浅海近岸污染物输移扩散规律的影响[J];中国科学E辑:技术科学;2003年11期

7 ;A three-dimensional prediction system for water quality polluction in coastal waters[J];Journal of Environmental Sciences;2000年04期

本文编号：2669638