象山港污染物漂移扩散规律研究

基于非结构网格有限体积法海岸和海洋模型(FVCOM)建立水动力数值模型,模型计算结果与实测结果吻合良好,较好地模拟了象山港海区水动力环境特点。在此基础上,建立了污染物输运模型,对象山港港内主要陆源入海污染源污染物输运扩散进行模拟和分析,总结了污染物输移扩散规律,即象山港顶部开敞海域,余流场相对较弱,潮流是污染物输移扩散的主动力,污染物扩散稀释能力强,污染物浓度低;中段过水区,受余环流和潮流的共同作用,污染物浓度稍高,低潮时水质较差;底部区域闭塞,进口处存在明显的涡旋对,污染物扩散稀释效率差,污染物浓度最高。     

船舶排水水质特征及污染控制方法

传统船舶的排水分析方法存在污水模型建立数据不足、外排水体标准不达标的问题。造成一些物质和能量直接或间接随外排水体进入自然环境水体,损害生物资源,危及人类健康,造成自然水体污染。提出船舶排水水质特征及污染控制方法,在现有船舶水质数据基础上,对船舶外排水数据进行收集、建模,创建外排水体分析建模单元,实现对外排水水体成分进行精准运算分析。同时引入排水量动力算法,依托船舶排水控制系统,对创建的外排水体模型数据进行精准执行,完成整套方法的设计。通过对比实验证明:提出的航运舰船排水水质特征及污染控制方法,能够准确对外排水体水质进行建模分析,外排水量控制精准,外排水体水质符合环保水质标准。     

GMS在地下水溶质运移数值模拟预测中的应用——以云南陇川县某灌区水库建设为例

运用地下水溶质运移数值模拟方法不但可以实现地下水资源的合理开发与利用、进一步改进开采方案,同时还可以准确找出地下水的污染源、总结出污染物迁移规律,因而该方法的应用频率较高,具备较强的实用性。GMS作为地下水模拟软件中的代表,应用十分广泛。根据云南陇川县某灌区水库建设项目水文地质条件,借助GMS模拟软件,通过恰当的方式构建科学合理、健全完善的地下水流场模型以及溶质运移模型,对裂隙水、孔隙水的污染物以及流场展开全方位、多层面的剖析,从而准确判定污染源的分布规律、污染范围的扩散状况,准确掌控水库建设完成并投入使用后,污染物运移对灌区灌溉所产生的一系列影响。     

钱塘江河口围涂工程对杭州湾水动力和水环境的影响

基于钱塘江河口特殊的自然特征,自20世纪60年代开始,钱塘江河口进行了大范围的治江围涂。由MIKE软件建立了杭州湾水动力水质模型,探讨钱塘江河口围涂工程对杭州湾潮流场、盐度场以及水质的影响。研究结果表明,仅在工程区域附近影响了杭州湾水域的水动力特征,使得河口区的流速增大;围涂工程使得湾内盐度等值线后退,有效地减弱了杭州湾的盐水入侵;工程后随钱塘江而来的污染物得到了更快的扩散稀释,减弱了河口区水体的污染。     

大连海上机场施工通道开口宽度对水环境影响的数值研究

为保障大连海上机场建成后工程水域的水质环境,以工程水域物理自净能力、水体半更换期、局部污染物扩散轨迹、局部污染物示踪粒子第一次到达湾外的时长等参数为评价指标,基于MIKE21 flow model FM模块建立了非结构网格下的水动力及污染物输移扩散数值模型,对大连海上机场施工通道布置方案进行优化研究。结果表明,施工通道开口宽度对工程水域物理自净能力、水体半更换期、局部污染物扩散轨迹、局部污染物示踪粒子第一次到达湾外的时长等指标有不同程度的影响。不同参数对应的最佳开口宽度不完全一致,综合比较后推荐了施工通道最佳开口方案。     

水上飞机与船舶的港口异质交通流建模

为有效组织水上飞机与船舶共存的港口的交通,降低碰撞风险,提高通航效率,对交通流进行建模。根据水上飞机的操纵特性和营运特征,分析其与普通船舶交通流的差异,确定两者构成港口异质交通流。应用元胞传输模型构建交通流模型。将水上飞机起降事件的交通恢复时间作为交通组织效果的表征量,分别对船舶交通流、港口异质交通流及交通组织下的港口异质交通流进行建模。通过模型敏感度分析,确定元胞内的船舶通行能力为最敏感因素。将该模型实际应用于三亚港,结果表明:港口异质交通流模型对优化港口交通组织具有指导意义。     

马鞍山通航水域船舶污染现状分析

船舶污染物排放是水域污染的一大来源,直接或间接地污染了环境,损害了生物资源和水体生物的多样性、危害人类健康、妨碍农业灌溉、渔业养殖及旅游等行业的发展。文中主要介绍了马鞍山通航水域的基本情况,阐述了船舶及相关行业对水体造成污染的途径,分析了马鞍山辖区水域污染得不到有效治理的原因,并提出了有效减少船舶行业对水体污染的几点建议。     

日照港吹填施工中污染物扩散数值分析

在海州湾日照港北区港口岸线退岸还海修复整治工程中,拟采用疏浚工程船舶在近海岸进行吹填施工形成黄金海岸,沙滩面积44.97万m2。针对吹填施工中海沙中的污染物会在海水中扩散而污染海洋环境的问题,对吹填过程中污染物的扩散进行预测。采用计算流体动力学（CFD）方法,就近海岸吹填施工中污染物扩散趋势进行数值模拟,分析污染物扩散情况,评价施工方案对海洋环境污染的风险。根据污染物扩散趋势及分析结果,提出防污屏布置方案。实践证明,在吹填工程中应用防污屏能够防止污染物扩散。     

城市黑臭水体治理技术的选择集成与效果评估

城市黑臭水体治理是一个复杂的系统工程,涉及到多种技术的系统集成,选择治理技术的适当与否影响到最终治理效果。在调查收集水体污染情况与环境现状资料的基础上,通过合理使用模型,分析水体污染特征、模拟不同工程措施对水质的影响、预测工程效果以及后期运营管理,为治理技术的选择集成与效果评估提供一定依据。实际治理效果评估建议通过对治理后的监测数据与模拟数据分析对比进行。     

有限元分析技术的船桥碰撞模拟

利用动力数值模拟技术对船桥碰撞进行数值模拟,结果存在误差,模拟不准确。针对上述问题,运用有限元分析技术对船桥碰撞进行模拟。首先对船桥碰撞问题进行分析。根据分析结果建立船舶和桥梁的有限元模型,最后进行数值模拟分析,探讨不同碰撞角度下的船桥撞击结果。为验证该模型的有效性,进行了对比实验,结果表明:与动力数值模拟技术相比,利用有限元分析技术进行船桥碰撞数值模拟分析,准确性提高了11%,为桥梁的防护建造提供了重要的参考依据,降低了船舶运行风险,节省了船舶维护成本。     

基于元胞自动机的集装箱码头前沿水平运输模型研究

为了开发能更细致的模拟集卡行驶方式及特点的新模型,应用元胞自动机理论,建立以单个集装箱卡车车位为元胞个体的集装箱码头前沿交通流二维仿真模型。通过对该模型的仿真试验,证实该模型能输出更接近于现实的仿真数据结果。     

采用三维潮流模型分析人工岛对海湾污染物运动的影响

人工岛作为人工建造的海洋工程结构物,其嵌入必然对其附近水域的水动力特征造成影响。针对不同的人工岛建设预案,基于ECOMSED建立了大连湾海域的三维潮流模型,通过拉格朗日粒子追踪技术,采用单个粒子和粒子群模拟了大连湾水域污染物输运过程。对比分析了人工岛嵌入前后粒子运动的三维运动规律,最后从污染物扩散的角度为人工岛的规划以及排污口的布置给出推荐方案。     

三维元胞自动机及其在计算机上的实现

元胞自动机是一种时空、状态离散的数学模型,适于计算机模拟实施。特别适合于处理那些难以用数学定量描述的复杂动态体系问题,如材料微观组织的演变。本文阐述了元胞自动机法的产生和发展。并以Visual C 为编译平台,运用OpenGL图形函数库建立了一种三维元胞自动机模型。该模型具备了经典元胞自动机的基本特征,因此可以根据需要进行扩展。文中运用该模型进行了简化的枝晶生长模拟,并与二维的模拟结果进行比较,验证了该模拟的正确性。     

地下水石油污染模拟应用研究

近年来随着经济发展,地下水环境问题日益严重,其中工业污染中石油化工类污染更是严峻。本文在收集了大量资料与野外试验的基础上结合云南某炼油厂运用GMS进行模拟,对地下水流及溶质运移耦合模型进行分析,研究模拟污染物在地下水体的迁移转化规律,采用抽出处理的方法进行治理,并通过建模选出最佳处理方案。     

瞬时点源和连续源随流输移扩散

为更好地研究简单波流场下近岸污染物的输移扩散,科学地分析污染物扩散形态,基于输移扩散方程推导出点源和连续源无限区域时二维浓度解析解。结合二维对流输移扩散数值模型和墨水扩散试验,分别得出在近岸点源和连续源情况下污染物输移扩散的特征。模型和试验结果表明:数值结果与试验结果吻合良好,瞬时点源扩散呈圆环分布,浓度值由中心向外部递减,连续源扩散浓度随空间呈椭圆分布,距离源点越远,相对浓度越小。     

基于GIS的三峡库区溢油模型研究

基于GIS平台,将RMA2的水动力模型与GNOME溢油预测模型相结合,构建了溢油漂移动态预测模型,模型中同时考虑了由风引起的波浪作用,以及溢油的降解、挥发作用,并实现了GIS全方位监控。以三峡库区重庆段为研究区域,对50吨轻油泄漏后的漂移扩散过程进行了模拟。     

宜昌沙河黑臭水体综合治理方案

针对沙河水体污染的问题,对沙河周边污染源进行调查分析,主要污染源为沿岸24个排水口、污水处理厂尾水、地表径流及污染底泥释放。结合沙河污染物的分布特点,提出通过控源截污、提标治污、内源清除、生态修复、引水补清等措施削减污染负荷,修复水生态系统的综合治理方案,工程实施后沙河水体近期消除黑臭,远期主要指标达到地表水IV类的标准。     

水体流动时船舶航行横向受力数值模拟研究

针对传统船舶航行横向受力数值模拟存在误差的问题,提出基于水体流动的船舶航行横向受力数值模拟研究。通过设定海水湍流速度的分布,确定港口入口水流速度边界条件。通过划分船体底层表面区域来保证船舶底层表面光滑,确定船体底层表面光滑程度边界条件。结合模拟区域风向和风力边界条件,确定船舶航行横向受力边界条件。通过船舶航行横向受力数值模拟流程设计,实现了基于水体流动的船舶航行横向受力数值模拟。仿真结果证明,相比基于数据分析理论数值模拟方法,该方法船舶航行横向受力的数值模拟误差缩小了16.18 N,为船舶航行横向受力数值模拟提供了有利的科学依据。     

船舶撞击弧形防撞装置模型试验及数值模拟方法研究

文章采用船舶撞击防撞装置模型试验与数值模拟对比分析的方法,验证了拱型桥梁新型弧形防撞装置结构碰撞计算模型的准确性。试验中采集4000t级1:100自航船模撞击防撞装置比例模型的碰撞力、撞击点挠度、弧形两端支反力三者的历程曲线作为数值模拟对比的依据。碰撞计算模型应用了一种新的基于ABAQUS用户子程序模块开发的动浮态计算方法,以及新的基于最小二乘法的混合数值-试验阻尼系数识别方法。通过对比发现,计算结果各参数曲线峰值与模型试验结果相差15%左右,其中碰撞力峰值点误差在10%以内,挠度和支反力峰值点误差在15%以内,对比的误差大小也反映了整个碰撞模型的准确程度,该误差可考虑为结构设计中评价依据或安全系数。     

基于混凝土三维球形随机骨料模型的氯离子扩散细观数值模拟

当前对于海洋环境下混凝土结构中氯离子的扩散问题的数值模拟研究大多停留在宏观层面,没有考虑混凝土细观结构的影响。针对这一问题,建立了混凝土三维球形随机骨料细观模型,并基于该模型提出了混凝土中氯离子扩散细观数值模拟方法。混凝土三维球形随机骨料模型以随机过程理论为依据,考虑了骨料粒径大小和位置分布的随机性,更接近实际情况;基于该模型的氯离子扩散细观数值模拟方法能够从细观层面反应混凝土中氯离子扩散规律,可以作为混凝土中氯离子扩散研究的重要手段。在此基础上研究了混凝土细观结构对氯离子扩散的影响,结果表明:界面过渡区厚度和扩散系数越大时,经扩散进入混凝土中的总体氯离子含量越多,但混凝土浅层区域内的氯离子含量越少;随着粗骨料体积分数的增加,混凝土中相同深度处的氯离子浓度降低。