辽河口潮流和污染物扩散的数值计算

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1、第一部分：中国交通运输发展战略．4‘I■●慵o#■‘·毒-4flll"■^■#拂f曾．ri’声㈣删，“r，一毋■一㈨掣√口mom扎辽河口潮流和污染物扩散的数值计算刘明，熊德琪(大连海事大学环境科学与工程学院，辽宁大连116026)摘要：永动力数值模拟为水环境中污染物的迁移转化提供了重要的背景。本文采用隐式方向交替差分格式(ADI法)的干湿网格模式，模拟辽河口海域的潮流场。通过入海径流量及水质状况变化，模拟河口区污染物COD的扩散对海洋环境的影响。本文的计算值与实测资料符合良好。结果表明。涨潮时，河口附近的COD受到“内挤，’作用，不利于污染物向外迁移扩散，使得

2、污染物浓度等值线梯度增大。落潮时，河口附近的COD受到“外拉”作用，使得污染物浓度等值线梯度减小。关键词：ADI法；潮流计算；污染物扩散；辽河口0引言辽河是注人渤海的重要河流，年径流量40多亿立方米，河口有广阔的滩涂、湿地和浅海水域，蕴藏着丰富的资源。然而，辽河人海径流是辽东湾北龋割毋新境污染的主要原因之·，由于大量的污染物流入辽河口海域，使河口区的海洋环境恶化，对辽河口海洋的生态环境变化和水产资源等都产生巨大的影响，制约了海洋经济的发展。本文采用隐式方向交替差分格式(ADI法)m，对河口进行潮流模拟，同时为污染物扩散提供初始的流场，得到污染物的浓度场，计算结

3、果与实测数据符合良好。l基本方程与边界条件辽河口地区—般水深变化明显，故采用Blumberg和MenorJ撤f19o"坐标系。海面(==77)转换成口=0，而海底则相应的变成盯=一1，则计算三维潮波运动的控帝9方程的在盯坐标下形式为粤+掣+掣+篓：o(1)身ax却a仃、7詈+材罢+V考-詈罢一一十g瓦at／=矿1万a"4-(以鲁)+旯(窘+窘)～+材一+v——⋯一∥+P——=—'一I∥。——)+力(—·+—-)西叙却日a仃。。叙日2a盯”1a盯7、苏2却∥詈+“尝+V考+詈昙++gW锄-fu=击杀c∥y参+名e+争。，瓦枷瓦+v石+百万++g。2矿石(∥y拶“

4、晤+矿)(3’其中：g为重力加速度；．p'zOsin0,为科氏参数，Q为地转角速度，9为地理纬度；r／为自静l匕水面算起的水位高度；h为自静止水面算起的水深；H=h+孝；Ⅳ、v为x向、)，向流速。WI--"14,'--厅·(ors+Vr／)-(1删鲁(4)其中：仃为坐标下的垂向速度；”为水平向速度矢量；V为哈密顿算子；w为z坐标垂直速度；从、∥．．为东向和北向的水平黏性系数。垂向黏性系数／a由混合长理论得到。五为水平粘性系数，系统内置经验公式进行计算，也可以通过用户数值试验获得。1292005·8中国·大连计算实例+国立递研究；探索(2005)；女j4-目女i

5、{*《^{$t{女**i；21计算海域厦网格龋计算海区为辽河口海域，区域分成70x90个网格(如图I)，范围为40⋯34’-40*42。N，121"55。一12捌B水平网格间距为：△脚3&35m．△，≈11．57m，经过隐定陛分析，时问步长出=30s．垂向分5个口层．分别表示表、中、底层。水瀑由海图谴诹，并订正到平均海平面。底摩擦公式中，一=0．026，干出点≠嘶系数为OIm，柯式系数选用设区平均纬度处的值。⋯2鬻黧鲤熏霆霎翟黧熏霹璧壤囊i羹篓曩i鏊i蠢i薹篓鎏黧骥囊墓筮§§羹＆=i=i；=*i■i；iiiii赫*※*；iii毒署嚣ii!荆删蜒掣{；誊剿谢薯罢

6、牢盖三黧奢餮善慧凳嚣要墨藏雕曼薹耄⋯j·j*：”j※#i；■j笛捌+埔ji*§釜i$i瞎F}*Fi■ii■*"12j0■■■-删瑚i}{i■**■#掌#{}；i*：；dm翻曼蔓：#茳浆：：二锑群到茸丝整荟舞曼皓鞲莲蕊i＆i矧雕美芝粗雎韭!蠹；蓦剽嘲曼洲婪；；；；粤谢⋯麒：：i#测*m’雕2{。jE‘!珥置j”：?j一：Ⅲ嚣．*融：：：=一=it一；#：i率■辛!鞠ii：；I矧Ⅲ甍‘j’一‘：_。㈦{，j点：二Ⅲ{-：i=岛斟捌耩蚕番焉：甜孵*。“：：羔掣*。嬲m：==霉粒薹!．：

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9、3-湖目瓴，，，)=∑，H，cos(o