水污染物扩散模型应用研究.pdf

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1、水污染物扩散模型应用研究黄涛(广州市环境保护科学研究院，广东510620)摘要：本文以东江水源保护区为研究对象，利用有限体积元方法对二维潮流运动基本方程组进行离散，得到离散方程组，从而得出流速、流向、潮位。考虑滩地随涨、落潮或淹没或露出，采用活动边界技术，以保证计算的精度和连续性。结果表明，所选排污口对饮用水源保护区有明显影响。关键词：东江；数学模型；流污染物扩散0问题提出污染物浓度2.29mg/L；工况二、岸边连续排放，氨氮事故排放3流量0.069m/s，污染物浓度67.5mg/L；工况三、岸边连续排随着工农业生产的迅猛发展，对天然水质造成的污染日3放，Cl-正常排放流量0.069m/s，污

2、染物浓度102000mg/L；趋严重。因此水中污染物问题越来越受到人们的重视。为了有3工况四、岸边退潮排放，氨氮正常排放流量0.069m/s，污染物效减少污染物对东江上游水源保护区的影响，我们建立了数学浓度2.29mg/L；工况五、岸边退潮排放，氨氮事故排放流量模型进行分析研究和模拟，计算所选排污口排放对上游饮用水30.069m/s，污染物浓度67.5mg/L；工况六、岸边退潮排放，源保护区的影响。3Cl-正常排放流量0.069m/s，污染物浓度102000mg/L。1控制方程组及模型建立(5)模型计算 计算区域与网格设计。模型(1)水动力模型控制方程计算区域选择由21°11.8′N～23°2

3、.8′N，112°14.5′E～114°27.5′E为外海开边界构成的区域，东西长大约229.1km，南北宽大约209.7km。模型采用三角形网格剖分计算区域，工程前三角形网格节点数为29996个，三角形网格数为47177个。计算网格在项目所在区域进行了局部加密，本项目附近的网格分辨率为5m。(2)边界条件和初始条件 ①边界条件。对于本次数值模(6)模型计算结果 工况一，排污口的氨氮浓度平均值为拟方案，计算域外海开边界条件给定水位，水位数据通过查找潮汐表内伶仃岛的潮位值给出。河流开边界采用流量作为输入0.479mg/L。饮用水源准保护区下边界氨氮污染物浓度平均值条件，根据模拟要求，流量边界采用

4、枯水期90%保证率的径流为0.052mg/L。最大值未超过0.5mg/L。工况二，事故排放发量数据，其中东江博罗站枯水期90%保证率流量为132m3/s，其生在涨潮初期时，氨氮污染物增量未扩散至饮用水源保护区下值根据1956-2005年博罗站的实测数据得到。边界。饮用水源准保护区(排放口上游3.75km)未受到事故排放的影响，下边界未出现≧0.2mg/L的污染物增量。工况三，所谓闭边界条件即水陆交界条件，计算水域与陆地交界正常排污情况下，Cl-的排放影响到了饮用水源准保护区下的固边界上有：边界，污染物浓度增量平均值为275mg/L，两个潮周期内大约②初始条件有12.5小时的Cl-浓度增量超标。

5、饮用水源二级保护区的下边界Cl-污染物浓度增量平均值为4.8mg/L，远小于250mg/L。工况四，排污口的氨氮浓度最大值为0.690mg/L，平均值为0.351mg/L。饮用水源准保护区下边界最大值为0.229mg/L，③活动边界处理。本模型采用干湿点判断法处理潮滩活平均值为0.037mg/L。最大值未超过0.5mg/L(水源水浓度)。动边界，在岸边界处，将邻近计算点的水位等值外推，根据潮滩工况五，排污口的氨氮浓度最大值为1.701mg/L，平均值为“淹没”与“干出”过程同潮位变化的相关关系，当水深时，潮滩露出，当水深时，潮滩淹没。0.508mg/L。饮用水源准保护区下边界氨氮污染物浓度最大

6、值为0.399mg/L，平均值为0.056mg/L。饮用水源二级保护区下(3)污染物扩散模型控制方程 二维潮流物质输运扩散基边界污染物浓度最大值为0.243mg/L，平均值为0.022mg/L。本方程：最大值未超过0.5mg/L(水源水浓度)。工况六，大潮期落潮期排污，饮用水源准保护区下边界Cl-污染物浓度增量最大值达到366mg/L，平均值为46mg/L。饮用水源二级保护区的下边采用三阶有限差分格式进行离散，上述解的定解条件为：界Cl-污染物浓度增量最大值为87mg/L，平均值为3.6mg/初始条件：；L，小于250mg/L。陆边界条件：(沿法线方向的浓度梯度为零)；2结语水边界条件：(流入

7、)、计算值通过计算结果可知，在设定的6种工况条件下，饮用水源(流出)。保护区边界的污染物浓度增量值都较小。(4)污染物排放位置及源强 位于东江北干流处，排放口参考文献：坐标为东经113°33′39.28″，北纬23°5′19.28″。[1]金菊良,杨晓华,金保明.水环境质量综合评价的新工况一、岸边连续排放，氨氮正常排放流量0.069m3/s，模型[J].中国环境监测,2000，16(4)：42-4