大亚湾海水污染扩散试验及涡动扩散系数的估计

水质数学模拟扩散系数大亚湾现场求取实验，采用示踪剂扩散实验法。示踪剂扩散实验的目的，在于了解水流运动的稀释扩散能力，根据示踪剂运动轨迹和浓度分布，求出水平纵向扩散系数和横向扩散系数，供水质数学模拟应用。     

水质扩散系数在伶仃洋水域水体交换中的影响分析

选取珠江河口伶仃洋水域为例,建立了贴体曲线坐标系下的二维珠江河口水流数学模型,并采用纯隐格式的混合有限分析法对数学模型进行了离散和求解。在对模型验证的基础上,针对珠江河口伶仃洋水域中的水质扩散系数选取问题进行了分析和探讨。研究表明,主潮汐通道水体的置换率基本不受扩散系数取值的影响,扩散系数的影响主要体现在远离伶仃洋主潮汐通道和示踪剂浓度分界线的水域,并初步推荐了该水域示踪剂扩散系数的取值范围。     

基于Delft 3D模型的感潮河口示踪模拟

为研究感潮河口的水力特征及溶质扩散规律,通过布放仪器监测水文参数,分析研究区的水力特征;采用荧光染色剂罗丹明B作为示踪剂开展现场示踪实验,研究示踪剂的扩散规律;基于Delft 3D模型的水动力模块与示踪模块相耦合,对研究区的动力场和示踪结果进行模拟,获取了小清河口的水平湍流扩散系数。结果表明：调查期间（非汛期）小清河口的水力条件主要受潮汐控制,潮汐对河口下游的作用更明显。由于河流径流量较小,在潮汐作用下,示踪剂从小清河口向海传输的速度较慢,导致示踪剂在河口长时间滞留。相关性分析（R²）和均方根误差（RMSE）结果表明示踪剂迁移模拟结果的可靠性高。基于本研究得到小清河口的水平湍流扩散系数（D_ξ,η）为6t^0.12 m²/s。本研究可为小清河口以及同类河口中水平湍流扩散系数的估值提供参考,对于评价污染物在同类河口中的传输行为具有指导意义。     

青岛沙子口近岸海域海水稀释扩散的经验模式

利用水中荧光计、航空摄影和陆地定位立体观测手段,于1984年和1985年在青岛沙子口近岸海域进行了数次现场示踪试验。研究了示踪剂在海水中的时空分布,计算了稀释因子、扩散方差和扩散系数及其变化规律。得到半经验、半理论的稀释扩散模式,推算出污染物的污染时间和范围。     

沿岸流中混合系数的实验研究

进行了在规则波作用下破波带内水平混合系数测量的物理模型实验。通过在沿岸流流场中投放墨水点源和采用CCD摄像机摄像,测量了点源扩散过程。利用水深平均二维扩散方程近似解析解得到了由实验结果计算混合系数的方法。实验结果表明:扩散系数仅依赖于当地水深,与波浪参数(周期和波高)无关。沿岸流沿水深变化产生的离散作用导致顺流方向(纵向)混合系数远大于横流方向(横向)混合系数。横流方向混合系数中由波浪产生的扩散系数占总扩散系数约40%,其余为波浪破碎引起的湍流产生的扩散系数。     

McCreary和Fickian湍扩散形式差异的分析

用矩阵方法,求解McCreary和Fickian铅垂向湍扩散形式下,无界海洋条件时在风应力和深层浮力作用下的线性解。得出不同的湍扩散系数A情况下McCreary与Fickian湍扩散形式的流场结构。指出随湍扩散系数的增加,McCreary和Fickian湍扩散形式下u分量结构及其量值差异增大。在Fickian湍扩散形式下,能量穿越密度跃层的传递能力较强。当A=0.1cm~2s~(-3)时,在风应力和深层浮力作用下两种湍扩散形式造成流场的差异很小。提出在小湍扩散系数下,用McCreary湍扩散形式研究热带海洋环流,其结果和Fickian形式应相当一致。     

胶州湾自净能力的研究

本文论述了在胶州湾用罗丹明B作示踪剂,模拟可溶性污染物的稀释扩散,采用水中荧光计现场实地检测及取样实验室分析,共进行了五次实验。实验表明:风、浪、潮、流对扩散速度都有一定的影响,发现了罗丹明B染料云团随海流运动的规律。总的说来,污染物在胶州湾的稀释扩散速度较快,也就是说胶州湾的自净能力较强。如果合理地选择排污地点和气象因素,就能充分发挥其自净能力。     

浅海水域水平扩散系数的推算研究

本文根据拉格朗日流与欧拉流自相关系数的相似关系,用渤中8号平台1987年1月和8月的实测资料,分别推算了水平扩散系数。推算结果表明:研究长时间水平扩散时,把潮流看作湍流,所求的扩散系数实际上是潮流扩散系数,其值在10~6cm~2/s范围内;研究短时间水平扩散时,把潮流看作平流,用富里叶变换的长周期合成值从实测值中扣除,所求的扩散系数消除了长周期潮流部分,可认为是湍流扩散,其值在10~4cm~2/s范围内。     

象山港水交换数值研究──Ⅰ.对流-扩散型的水交换模式

以溶解态的保守性物质作为湾内水的示踪剂,建立了对流－扩散型的海湾水交换数值模型。数值模型使用参数化的方法把重力环流和潮振荡的垂向剪切作用的水平混合效应包纳在水平二维的示踪剂对流－扩散方程中。在空间网距较小时,模型的稳定性和守恒性均可满足海湾水交换研究的需要。     

现场海域水平扩散系数的探讨 Ⅱ．黄河三角洲埕北海域的计算

根据Ｔａｙｌｏｒ的湍流扩散理论和Ｈａｙ、Ｐａｓｑｕｉｌｌ提出的拉格朗日流和欧拉流的相关函数的相似性，用黄河三角洲埕北海域的实测资料，按四种不同方案计算出该海域的水平扩散系数和谱密度分布。指出：该海区潮流扩散系数主要受潮流的影响，其分布特征与潮流的分布基本一致，所求的水平扩散系数主要是由周期性的潮运动给予潮流扰动所致。方案４是通过富氏变换滤波消去了周期性潮流扰动，本方案计算的水平扩散系数是由周期为６ｈ以下的小尺度涡提供能量。     

珊瑚混凝土在海洋环境中氯离子扩散实验

采用自然扩散法研究了珊瑚混凝土在海水环境中的氯离子扩散特性,探讨了养护龄期、暴露时间和环境差异性对珊瑚混凝土表观氯离子扩散系数的影响。结果表明:随着暴露时间的延长,珊瑚混凝土的表观氯离子扩散系数呈幂指数衰减规律;且延长养护龄期可降低珊瑚混凝土的表观氯离子扩散系数;随着强度等级增加,混凝土的表观氯离子扩散系数降低。我国实际海洋工程中珊瑚混凝土结构的表观氯离子扩散系数比实验室条件要提高3个数量级。因此,适当延长养护时间、提高强度等级有助于延长珊瑚混凝土结构在海洋环境的服役寿命。     

综合机制下氯离子扩散迁移模型及敏感性研究

缩短钢筋混凝土结构使用寿命的主要原因之一是氯离子对混凝土的扩散侵蚀。研究各种因素对氯离子扩散的影响,准确预测氯离子侵蚀程度是修复和加固钢筋混凝土结构的重要依据。作者基于Fick第二定律,推导出混凝土氯离子综合机制扩散迁移模型,确定了温度、时间、混凝土结合作用以及结构劣化效应与氯离子扩散系数之间的关系,并对各种影响机制的内在相关性和重要性进行了敏感性分析。经过工程实验验证,证明了改进后的氯离子扩散迁移模型的正确性和合理性。     

基于ADV声学泥沙反演与扩散机制分析

利用座底三脚架观测系统于2012年洪季对珠江黄茅海河口湾底边界层沉积动力过程进行了系统观测,建立了基于现场ADV探测的高频泥沙声学反演方法,分析了泥沙浓度、泥沙扩散通量及泥沙扩散系数随潮汐变化的特征,探讨了泥沙再悬浮的湍流猝发机制。泥沙浓度、泥沙扩散通量、涡动扩散系数及泥沙扩散系数具有明显的潮汐变化特征,主要表现为急流时较大、憩流时较小。泥沙沉降速度与泥沙浓度之间的幂函数关系可以很好地描述潮周期内沉降速度的变化。湍流猝发过程中,喷射和扫射事件是泥沙垂向扩散的主要动量来源,大振幅的猝发事件对泥沙垂向扩散具有决定性影响。     

青岛外海沿岸海水的扩散特征

本文报道了示踪剂罗丹明B在青岛外海近岸海域中瞬时点源扩散试验情况;描述了罗丹明B在海洋表层的平面分布及其在深层的垂直分布特征;认为青岛外海近岸海域扩散能力较强。     

现场海域水平、铅直扩散系数的推算

本文根据拉格朗日流与欧拉流自相关系数的相似关系和Kullenberg提出的半理论半经验公式,用渤中8号平台1987年1～2月和7～8月的实测资料,分别推算了水平、铅直扩散系数.推算结果表明,研究长时间水平扩散时,把潮流看作湍流,所求的扩散系数实际上是潮流扩散系数,其值在108cm2 /s范围内;研究短时间水平扩散时,把潮流看作平流,用傅里叶变换的长周期合成值从实测值中扣除,所求的扩散系数,可认为是湍流扩散系数,其值在104em2/s范围内.本海域铅直扩散系数值,冬季在3.8～4.2cm2/s范围内;夏季在0.0l～0.75cm2/s范围内.它与国外一些海区和以前文献中的估算值基本一致;它随风速、流的剪切增大而增大;随水柱的稳定度增大而减小;它在跃层处最小,在跃层以上和以下逐渐增大.     

粗骨料对混凝土界面过渡区氯离子扩散性能影响

通过室内干湿循环条件下混凝土中氯离子扩散试验,实测得到6种不同粗骨料体积分数的混凝土试件在不同时刻、不同深度处的氯离子浓度。经回归分析得到了不同粗骨料体积分数下混凝土的氯离子整体扩散系数,其值随粗骨料体积分数的增加而减小。同时,探讨了粗骨料的稀释、曲折和界面过渡区效应对混凝土中氯离子扩散的影响。在此基础上,同时考虑粗骨料体积分数Vf和界面过渡区厚度h的影响系数α(Vf,h),建立混凝土界面过渡区氯离子扩散系数模型,界面过渡区氯离子扩散系数随粗骨料体积分数的增大呈近乎线性地减小,随界面过渡区厚度的增大先显著减小而后逐渐趋于平稳。最后,将建立的界面过渡区氯离子扩散系数模型应用于混凝土中氯离子扩散的三维细观数模中。结果表明:细观数模计算结果与物理试验实测数据在变化趋势和数值大小上均能够吻合,可验证界面过渡区氯离子扩散系数模型的正确性与合理性。     

横流环境中水下溢油输移扩散的实验研究

文章基于自制的组合式环形水槽（周长9.7 m、宽0.45 m、深1.0 m）,分别以阿曼原油及其消油剂混合物和淡水（含示踪剂）为模拟污染物,开展水下溢油的物理模拟实验,以浮射流输移轨迹、污染物扩散范围和油滴粒径分布为考察指标,研究横流环境和消油剂的使用对水下溢油输移扩散的影响。实验结果表明:在横流环境中,浮射流输移轨迹开始弯曲的高度随着流速的增加而降低;与淡水浮射流主要在水中输移扩散的情况不同,当污染物为原油时,大粒径油滴脱离浮射流主体并上浮至水面,导致扩散范围更大;消油剂的添加会使原油浮射流内部油滴的体积中值粒径变小,油滴粒径分布曲线向小尺寸方向偏移。实验结果可为后续的物理模拟实验和数值模拟研究提供参考。     

海表扩散层中气体行为的分子动力学模拟*

尽管影响气体在海气界面间交换的因素很多,但迄今却仅仅用风速来估算气体在海气界面的传输速度。另一方面,直接实验测量气体在海气界面的传输也十分困难。因此,气体穿过海气界面的传输速度仍然存在很大的不确定性。文章采用分子动力学方法模拟了二氧化碳、氧气、氮气以及惰性气体氩、氪在海表扩散层内部的扩散过程,求得不同温度下这些气体的扩散系数,与现有的实验值平均相差约19.4%,并重点讨论了二氧化碳在扩散层内部的行为,为进一步研究气体在海气界面的传输速度提供了新的理论手段。     

应用罗丹明-B作示踪剂研究海水的稀释扩散规律

1980年9月,中国科学院海洋研究所放化组和水文组,在有关单位的积极协助下,联合在渤海塘沽海区用罗丹明-B作示踪剂进行了海水的稀释扩散实验的首次尝试,取得一定成效。 进入海洋的污染物质,或以离子状态存在,或以颗粒和胶体状态存在。以后两种状态存在的物质可能在较近的海区聚胶和下沉下来。而以离子状态存在的污染物质可能随水体运动而扩散到很远的地方。用罗丹明-B作示踪体可以很好的代表离子状态污染物质的运动规律。     

利用“LGC2—1A”水中荧光计和荧光染料试验研究近岸海水的湍流扩散

本文介绍拖曳荧光计及荧光染料试验的工作原理及操作方法。在青岛胶州湾及朝连岛附近海域进行两次实地试验.观测污染物质的时、空分布,检验污染物在湍流扩散和输送间的关系,从而定出其水平扩散系数及变化。试验说明此海域污染水平扩散系数为10~3厘米~2/秒量级,为一般情况的(1/10),扩散能力较差,在此海域排污应加注意。