海水淡化排海浓盐水对胶州湾盐度分布影响

为考察海水淡化产生的浓盐水对胶州湾盐度分布的影响,利用POM模式,建立了胶州湾盐度扩散模型,分别以现有海水淡化量和2010年规划海水淡化量所排放的浓盐水量为输入条件,模拟计算了胶州湾盐度的分布和变化。模拟显示,2010年2月、5月、8月和10月胶州湾整个湾内平均盐度分别为30.9895,30.8040,30.0221和30.2306,较2008年分别增加约0.0276,0.0274,0.0212和0.0205。浓盐水排放位置附近局部海域盐度增加明显,如黄岛浓盐水排放点附近海域,2月大潮涨潮时盐度超过31.55的水域面积较2008年增加0.24 km2,并且出现0.08 km2盐度超过32.00的水域;2月大潮落潮时盐度超过31.55水域面积比2008年增加0.53 km2左右,盐度超过32.00的面积增加约0.16 km2。2月、5月、8月和10月最高值分别达到40.23,36.66,37.94和37.87。结合前期室内实验结果可以看出,2月份的盐度最高值超过对胶州湾浮游植物生长有明显影响的非检测浓度(38.62)。这表明,按2010年规划的海水淡化规模所产生的排海浓盐水尽管对整个胶州湾的盐度分布影响不大,但会导致局部海域盐度明显增加,从而可能会对该海域浮游植物生长造成一定影响。     

基于MIKE21的渤海湾海水淡化浓盐水排海盐度场分布研究

运用MIKE21模型搭建计算网格,选取合适的计算参数,对渤海湾典型潮期、不同规模和位置海水淡化工程浓盐水排海后的盐度场分布进行了初步的模拟研究,计算了盐度升高面积。结果表明,合理选择海水淡化工程浓盐水排放口位置和排放时期,可以避免和减少浓盐水排放对海洋环境的影响。     

晋江海域海水淡化排海盐度场三维数值模拟

本文运用MIKE3数值模拟软件,建立了晋江海域海水淡化排海三维温、盐扩散模型,模拟了不同潮期、潮时盐度的水平和垂直方向扩散情况。结果表明,浓海水排海后盐度分布受水位和流速的影响,水位越高、流速越大,稀释和扩散作用越明显,在垂向上的扩散距离越小。规模20万t/d海水淡化工程浓海水排放对附近海域盐升的水平影响在几百米范围内,垂向影响在3 m以内,且随着水位和流速的增加在水平和垂向上能够较快稀释扩散,在附近不存在环境敏感区的情况下,不会对海洋环境造成显著影响。     

海水淡化工程浓盐水排海扩散器方案研究

本文以渤海湾为例,运用MIKE3 FM数值模拟软件,建立了天津港附近海域浓盐水排海三维盐度扩散模型,模拟了无扩散器、有扩散器（一字型、Y型、T型）,以及不同端口间距和出口流速扩散器条件下浓盐水排海后盐升扩散分布情况。研究结果表明：扩散器能够显著增强浓盐水扩散稀释效果,对于研究海域3种形状扩散器扩散稀释效果相近;适宜的端口间距和出口流速设计将提升扩散器的扩散稀释效果。相关研究结论可为科学优化海水淡化浓盐水排海方式,推动海水淡化与海洋环境和谐可持续发展提供技术支撑。     

晋江海域海水淡化工程浓盐水排海方案研究

为科学选择海水淡化浓盐水排海方案,运用MIKE3数值模拟软件,选取福建晋江附近海域,建立了海水淡化浓盐水排海三维数值模型,模型水位振幅误差在10 cm以内,流速、流向计算结果与实测值变化规律一致,精度符合要求。考虑多端口、排放口间距、喷射速度等因素对浓盐水稀释的影响,选取了4种不同的浓盐水排放方案,开展了海水淡化浓盐水排放扩散模拟,计算了不同排海方案下盐升包络面积。结果表明,晋江海域浓盐水排放量为3.5万t/d的海水淡化工程采用扩散器后盐升分布面积显著减少,采用多个排放口且每个排放口多个端口喷射的排放方案,可明显增强浓盐水在受纳海域中的扩散稀释效果,盐升3的分布面积可减少近一半。建议加强我国海水淡化工程浓盐水排海扩散器的研究与应用,保护受纳海域海洋生态环境。     

海水淡化排放的高盐废水对海洋生态环境的影响

盐度是海洋环境中最重要的生态因子之一,每种生物各有其适宜生长盐度要求,当环境盐度超过该范围时,生物体的生长、发育、生殖、行为和分布都会受到影响.近10年来,随着淡水资源紧缺和海水淡化处理成本的下降,海水淡化厂数量急剧增加,大量浓盐水进入海区导致受纳海域盐度升高.高浓度盐水给海洋生态环境带来许多负面影响,有关浓盐水的海洋生态安全问题备受人们关注.在总结和分析浓盐水对海洋浮游生物、底栖动物、甲壳类动物、鱼类和海草等影响的基础上,指出海水淡化厂排放的高盐废水对海洋生态的潜在威胁,浓盐水的排放使一些经济水产种类产量减少,给渔业资源和海洋经济带来损失.不同地域环境对海水淡化厂排放水的敏感程度不同,且潮流、海流和水团等水文因素以及海水淡化厂的日处理量和规模等因子决定了排放的高盐废水对海域生态影响的程度.为减少排放的高盐废水对出水口附近海域的影响,提出了海水淡化工程合理规划和布局的可行措施,要选择水体交换良好的海域作为海水淡化工程所在地,对排水口要进行因地制宜地设计,做好高盐废水的再利用工作,以最大限度地减少排放的高盐废水对海区环境的负面影响.建议对海水淡化厂附近海域进行有针对性的水质调查和监测,并做好环境风险影响的评价工作;制定及完善相关的法律法规,建立统一的高盐废水排放标准,而该标准则要以排放的高盐废水对当地海洋生态不造成较大的影响为依据,使海水淡化产业的发展有法可依.     

高浓热盐水在胶州湾潮流作用下的输移扩散规律研究

水电联产已经成为目前大型海水淡化工程的主要建设模式,然而海水淡化过程产生的高浓热盐水直接排海对受纳水体的污染是1个有待解决的重要问题.为建立一个能够较准确地模拟高浓热盐水排入海洋中的输移扩散情况的三维数学模型,用来预测高浓热盐水进入海洋水体后经湍动混合与输移扩散后的时空分布特性,揭示高浓热盐水在潮流作用下的运动及演变规律,进而对排放影响作出分析判断.采用文中建立的数学模型对胶州湾西岸的某电厂高浓热盐水表面排海问题进行数值模拟,研究表明该模型较好地模拟和复演了胶州湾的潮流场和高浓热盐水输移扩散情况,规则半日潮流对浓盐水的输移扩散起着决定性作用,通过比较不同排放口底层温度升高和盐度升高等值线包络面积得出较合理的排放口选址.该模型为合理布置水电联产设备的取水口和排放口位置提供了有效途径,为沿海水电联产产物浓盐水排放后对近海水域的环境污染控制具有一定的实际意义和理论价值.     

高盐水排放扩散的三维高分辨率数值模拟

利用非结构化网格有限体积方法的FVCOM模型,建立了1个高分辨率的三维盐度扩散模型,综合考虑了潮汐、季风和波浪对高盐水扩散的影响,模拟了海阳海水淡化厂夏季高盐废水排放的扩散情况。通过模拟发现,高盐水主要集中在底层,表层、中层含量很少。在波浪的作用下,垂向混合加强,高盐水在底部的扩散有所收缩,而在中层和表层相应的增大。结果表明,对高盐水扩散的数值模拟研究,必须使用高分辨率的三维模型,并应当考虑波浪的影响。     

胶州湾海水淡化浓海水排放对大型底栖动物群落的影响

根据 2022 年 3 月在胶州湾海水淡化浓海水排放邻近海域开展的 8 个站位大型底栖动物调查资料,分析该海域大型底栖动物的群落结构特征,探讨海水淡化浓海水排放对大型底栖动物群落的影响。结果显示：共采集到大型底栖动物 4 大类 52 种,其中多毛类 23 种,节肢动物和软体动物各 14 种,纽形动物 1 种,分别占种数的 44.3%、26.9%、26.9%和 1.9%。调查海域相对重要性指数 （Index of Relative Importance,IRI） 值不小于 500 的大型底栖动物有 5 种,分别为寡鳃齿吻沙蚕 （Nephtys oligobranchia）、膜质伪才女虫 （Pseudopolydora kempi）、凸壳肌蛤（Musculus senhousia）、砂海螂 （Mya arenaria） 和日本大眼蟹 （Macrophthalmus japonicus）。大型底栖动物平均栖息密度和生物量分别为 1 194 ind/m2和 24.07 g/m2。Shannon 多样性指数、Margalef 丰富度指数和 Pielou 均匀度指数的均值分别为 2.35、1.65 和 0.59。与历史资料对比,本次调查大型底栖动物类群相似,但平均生物量、栖息密度及优势种都有明显变化。本文可为科学评估海水淡化浓海水排放生态影响评价提供参考依据。     

琼州海峡海流的三维数值模拟

使用三维斜压陆架环流模式模拟琼州海峡的海流分布，结果表明，海峡内的海流基本为往复流；流向与海峡等深线走向近似平行；大潮退急的流速比大潮涨急的大。相同的风速，东风驱动的流速比西风驱动的大。风潮耦合驱动，潮位梯度力占主导地位。     

大陆张裂三维有限元的数值模拟

采用纯数值模拟的方法,研究了大陆岩石圈在拉张和底部隆起作用下的张裂现象,编制了三维粘弹性有限元程序,结果表明:(1)单纯拉张或底部隆起时不会造成岩石圈块体层间的相互滑动,不会产生不对称共轭扩张边缘,块体的中间部分总是首先被拉薄而分离,应力应变转移集中到两侧,张裂的不对称性取决于周边的约束或加载条件,张裂共轭边缘的不对称性与周边块体的作用及其它地质改造作用密切相关。(2)拉张与底部隆起同时作用时,将会造成层间的相互滑动,且应力较大。(3)介质的塑性或流变性对张裂及应力有很大的影响,如对位移产生一定影响,同时应力值降低,使层间产生相对运动,张裂以一种渐变的形式出现。     

基于双缸耦合原理的阀控式能量回收系统原理设计与仿真分析

针对小规模海水淡化需要解决能量回收装置的能回效率与空间问题,将能量回收装置与压力提升泵进行集成一体化设计,研究了一种双缸耦合阀控式能量回收系统。系统两液压缸内活塞各由一个电动推杆推动,叠加高压浓海水压力实现压力交换,同时进行活塞推力的耦合控制,避免了压力交换过程中活塞的压力脉冲波动,保障了反渗透膜工作压力稳定;基于小型海水淡化装置,根据压力能流反渗透工艺节点压力流进行了计算分析,得出电动推杆推力压力0.5 MPa左右的补偿压力曲线。通过AMESim进行液压仿真分析,结果表明在系统回收率为30%,高压浓海水进口压力为4.8 MPa,增压海水压力4.6 MPa的情况下,通过压力补充增压海水压力可增压到5.0 MPa,反渗透膜压力与流量波动较小,满足反渗透海水淡化的压力需求。     

钱塘江涌潮二维数值模拟

采用基于准确Riemann解的Godunov格式,求解包括底坡项的二维浅水流动方程,应用WLF(water level-bottom topogra-phy formulation)方法求解Riemann解。经实测涌潮资料验证,较好地模拟了钱塘江涌潮的发生、发展及其衰减的过程,复演了涌潮的相交、反射和一线潮等现象,对钱塘江涌潮宏观规律的认识有所加深。     

强潮河口三维无结构网格盐度数学模型

采用平面无结构网格和垂向直接分层,建立了强潮河口盐度三维斜压力数学模型。无结构网格使模型能够适应河口复杂的边界,并可以根据需要进行局部加密。Casulli的半隐式法离散模型水位梯度和垂项紊动扩散项,克服了水位梯度和垂项紊动扩散对模型稳定性的影响,Semi-Lagrangian法用于模型对流项的离散,使模型具有"无条件"稳定性。采用水池风生流和盐度异重流算例检验了模型,并应用模型模拟了强潮河口(瓯江口)的潮流盐度运动,计算和实测结果进行比较,表明该模型是准确、可靠的。     

Impact of the brine from a desalination plant on a shallow seagrass (Posidonia oceanica) meadow

Although seawater desalination has increased significantly over recent decades, little attention has been paid to the impact of the main by-product (hypersaline water: brine) on ecosystems. In the Mediterranean, potentially the most affected ecosystems are meadows of the endemic seagrass Posidonia oceanica. We studied the effect of brine on a shallow P. oceanica meadow exposed to reverse osmosis brine discharge for more than 6 years. P. oceanica proved to be very sensitive to both eutrophication and high salinities derived from the brine discharge. Affected plants showed high epiphyte load and nitrogen content in the leaves, high frequencies of necrosis marks, low total non-structural carbohydrates and low glutamine synthetase activity, compared to control plants. However, there was no indication of extensive decline of the affected meadow. This is probably due to its very shallow situation, which results in high incident radiation as well as fast dilution and dispersion of the brine plume.     

Time domain simulation of side-by-side floating bodies using a 3D numerical wave tank approach

The coupled system of two side-by-side fixed and/or floating bodies interacting with a large amplitude nonlinear wave is studied using a direct time domain solution method. The numerical model is based on a three-dimensional mixed Eulerian–Lagrangian (MEL) method under certain simplifying approximations permitting Rankine panel scheme to be implemented over a time-invariant boundary surface to solve the boundary value problem for the unknown velocity potentials. A 4th order Adams–Bashforth–Moulton scheme is used for time marching of rigid-body motion histories of the individual bodies and evolution of the free-surface including the gap region in which large resonant fluid motions occur. A systematic study has been carried out to evaluate the performance of the developed time domain method in simulating the forces and motions as well as the fluid motion in the gap region for the two body system under various arrangements and in different wave-headings. At first, the computed numerical results have been validated and verified with computational and experimental results available in literature for standard geometries such as vertical truncated cylinders and rectangular boxes. Secondly, effectiveness of the damping lid model which is introduced to suppress wave resonance in the gap region is investigated including its influence on maximum sway forces on fixed and floating rectangular barges in side-by-side configurations. Thirdly, comparative studies on absolute and relative motion response for two cases (two rectangular barges, and a FLNG-FPSO + shuttle tanker) in side-by-side arrangement are detailed to bring out the importance of nonlinearities arising due to steep nonlinear incident waves. Finally, coupled motions of the two-body system of an FPSO and a shuttle tanker floating in side-by-side configuration in a steep nonlinear wave field are studied in which the two bodies are connected through hawsers, and also the FPSO is moored to the ground. Additionally there is a fender between the two bodies.     

基于FVCOM的钦州湾三维潮流数值模拟

基于采用不规则三角网格和有限体积方法的FVCOM模式,建立钦州湾三维潮流数值模型来重现钦州湾的潮位和潮流变化状况.根据模拟结果计算得到了较以往更为精细的钦州湾K1、O1、M2、S2分潮的同潮图,潮汐最大振幅分别为112、96、50和15cm;最大可能流速的分布基本与等深线一致,龙门港附近最大可能潮流流速可达200cm·s-1;钦州湾的外湾口海域开阔,一般为旋转流,近岸海区及水道、河口等多为往复流,K1和M2分潮流椭圆长轴的分布与地形密切相关,旋转方向均为顺时针,流速极值出现在龙门港区.由潮余流场的分布特点可以看出,钦州湾西槽和中槽的西侧区域是其主要的出水通道,东槽和中槽的东侧区域则是主要的进水通道.