浙江金塘港海域溢油扩散数值模拟研究

本文针对浙江舟山澳洲活牛进境加工项目可能的溢油事故,预测分析溢油油膜的扩散漂移对周边海域的影响。首先采用MIKE21 HD模块建立了舟山海域二维潮位模型,在利用实测水文数据对模型验证的基础上,通过MIKE OS模块模拟溢油油膜的扩展、输移和风化过程,计算了在航道和靠泊平台发生溢油时不同工况下油膜的扩散输移过程。对比分析计算结果表明:油膜的扩散输移与油品泄漏地点、溢油发生时刻、流场特征以及风速风向相关;静风时,油膜运动由涨、落潮流主导,随水流流动扩散输移,24 h最大扫海面积为195.74 km2;夏季主导风向SE向风条件下,向杭州湾开敞水域输移,不受岸线和岛屿的阻挡,扩散范围更广,24 h最大扫海面积为209.71 km2;不利风向NW向风条件下,油膜在金塘岛南侧岸线和周边岛屿沿岸堆积,24 h最大扫海面积为131.99 km2。     

辽东湾东部秋季海流特征的同步观测研究

基于辽东湾东部秋季7个站点的同步实测海流资料,通过调和分析方法计算了该海域的潮流和余流,并对其进行了分析和比较。结果表明:（1）M₂分潮流是辽东湾东部的优势分潮流,其最大流速介于35.8~69.8 cm/s之间,M₂和K₁分潮流长轴方向基本与岸线走向一致。（2）研究海域北部潮流呈现显著的规则半日潮流性质,中部和南部主要呈现不规则半日潮流特征。研究海域北部和金普湾口南部属于强潮流区,金普湾口北部和中部潮流较弱,各站点最大可能潮流流向大致平行于岸线。（3）辽东湾东部海域余流整体较弱,且呈现沿海岸线向南运移的特征,因此对污染物的长期输运效应不可忽视。     

大江大河污染示踪模拟与分析

本文总结了连续源和瞬时源的示踪模拟与分析方法,说明怎样利用示踪模拟为大江大河的事故污染和正常纳污的污染输移扩散时空分布计算预测提供一种简便实用的模式,并讨论了在大江大河中污染输移扩散的某些特性.认为离散系数主要应由摩阻流速U_※和湿周P决定。      

风浪作用下海岸区域的酸性污染物扩散

基于风浪和水流计算模型,综合考虑风浪作用的影响,建立了计算酸性污染物的输移扩散模型。通过计算三门湾海域在常浪向情况下四个时刻的污染物排放模式,将有无风浪影响的两者结果进行对比,初步分析了风浪作用下的酸性污染物扩散规律。结果认为:潮型、排放时刻、风浪等因素都会使酸性污染物的扩散面积与污染持续时间发生变化;并且在该方向风浪影响下,扩散面积与污染持续时间都有减小的趋势。     

2000—2002年沙尘现象对北京大气中PM10质量浓度的影响评估

北京地区大气中污染物粒子PM₁₀主要有3个来源:本地区排放的PM₁₀;北京周边地区排放的PM₁₀经过输送扩散进入北京大气中;沙尘现象污染北京大气,尤其在强沙尘时造成北京大气中主要污染物粒子皆为沙尘粒子。而北京部分地区受沙尘影响时,大气中污染物粒子既包含沙尘粒子也包含排放的污染物粒子。利用北京及周边地区气象台站资料、卫星遥感资料以及环境监测资料,采用月积分浓度和年积分浓度方法,对沙尘粒子与污染物粒子进行了统计对比分析,发现沙尘粒子约占北京PM₁₀的7%～19%。      

镇江水厂前置调蓄池污染物扩散数值模拟

以镇江水厂水源安全保障工程前置调蓄池为对象,采用水环境模拟软件EFDC建立调蓄池三维数值模型,开展水动力学和污染物迁移数值模拟,预测不同流量工况下污染物进入调蓄池后到达取水口时间,分析了污染物的输移规律。研究结果表明:若发生污染事件,污染物基本沿着调蓄池水流方向扩散,污染云团面积逐渐增大,浓度逐渐减小;随着扩散距离逐渐增大,污染物扩散速度逐渐减小; 3种不同流量工况下,污染物扩散至调蓄池出水口时间都在10 h以上,满足设计要求。建设前置调蓄池能够在突发事故时延缓污染水体进厂,给应急处置提供时间,对保障供水安全具有重大意义。     

京津冀地区非道路机械清单建立与政策情景分析

非道路机械是大气污染物的重要来源,已经逐渐引起了人们的关注.本研究旨在建立2020年京津冀地区典型非道路机械排放清单,分析排放控制政策和成本.结果表明：2020年京津冀地区典型非道路机械CO、HC、NO_x、PM_2.5、SO₂的排放量分别为286.96×10³、232.17×10³、364.30×10³、34.15×10³、4.14×10³ t.农业机械的排放量明显大于建筑机械的排放量,约占总量的46.36%～91.62%.在综合情景(IS)下,2030年CO、HC、NO_x、PM_2.5、SO₂的排放量与2020年基准情景(BAU)相比分别增加了-54.16%、-33.76%、-42.46%、-54.07%、-10.37%.在单一控制措施下,更新排放标准(UES)对5种污染物的减排效果最好,淘汰老旧非道路机械(CIV)对NO_x和P...     

胶州湾扇贝养殖对环境影响的数值模型研究

针对养殖水体富营养化这一环境热点问题,通过建立的三维水质模式对胶州湾扇贝养殖所产生的N、P污染物的分布规律、输运过程以及对环境的影响进行了研究。结果表明,尽管胶州湾扇贝养殖对无机营养盐的贡献只占到河口陆源输入的8%左右,但由于沿岸养殖区的潮流较弱,不利于污染物质的输移和扩散,给养殖局部海域环境带来较大影响。     

广州市上空SO2垂直分布

通过对广州市上空SO₂垂直分布数据的分析,揭示了广州市上空SO₂垂直分布特征及垂直扩散规律。国内目前低空(１０００ｍ以下)污染物垂直分布观测较少,该文可作为一个研究实例。      

我国水泥工业大气污染物排放量估算

水泥工业是粉尘,SO₂和NO_x等多种大气污染物的重要排放源.根据各地水泥工业的工艺现状、活动水平、除尘器的除尘效率和污染物排放因子,估算了1995—2005年我国水泥工业生产过程中排放的粉尘,PM₁₀,PM_2.5,SO₂,NO_x,氟化物和CO等的排放量,并给出了2005年分省区、分工艺的排放清单.结果表明,污染物排放量与水泥活动水平呈正相关.1995年以来,随着水泥产量增加,污染物排放量增长迅速,2005年我国水泥工业排放排放粉尘520.69×104 t,PM₁₀437.24×104 t,PM_2.5301.06×104 t,SO₂ 86.09×104 t,NO_x286.67×104 t,氟化物57.72×104t,CO1 987.97×104 t;山东、浙江、江苏、河北和广东等水泥生产大省污染物排放量较大,污染物排放总量占全国总排放量的46.6%,新型干法的推广应用有助于大气污染物的减排.      

Experimental study on pollutant movement in surf zone

The experiments on pollutant movement in surf zone were conducted on the two gentle beaches(with slope of 1:100 and 1:40, respectively), for diverse wave cases. The movement contours and direction of pollutants, under the action of regular and random waves with diverse wave amplitudes, were provided and studied in this paper. It was shown that, due to complicated hydrodynamics in surf zone, the pollutant movement state is quite complicated and different from that in pure current zone.     

河谷城市大气环境容量的研究

科学核算大气环境容量,对于合理确定污染物总量控制指标,进而实施大气污染管控措施、治理区域大气污染问题有重要意义.以河谷城市兰州市中心城区为研究区域,利用WRF模式模拟了研究区域的边界层高度及混合层平均风速,并根据地形条件,从污染气象角度给出了扩散单元面积,利用A值法（A为地理区域性总量控制系数）计算兰州市中心城区SO₂、NO_x及VOCs的大气环境容量;同时,将兰州市中心城区2016年SO₂和NO_x的排放总量与SO₂和NO_x的环境容量进行对比,结合区域环境质量监测资料说明大气环境容量设置的合理性.结果表明:①兰州市中心城区的A值具有季节性变化特征,其在春、夏两季较大,在秋、冬两季较小,春、夏两季A值较大的主要原因是边界层高度及边界层内的平均风速较大,而冬季则相反.②兰州市中心城区SO₂、NO_x和VOCs的大气环境容量分别为4.05×104、1.81×104和5.44×104 t/a.③2016年SO₂的实际年排放量（1.62×104 t）未超过大气环境容量限值（4.05×104 t）,尚有余量（2.43×104 t）,这与兰州市2016年4个环境空气质量监测点ρ（SO₂）年均值均达到GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准的现状一致;NO_x的实际年排放量（3.16×104 t）已超过大气环境容量限值（1.81×104 t）,无环境容量（-1.35×104 t）,这与兰州市2016年4个环境空气质量监测点ρ（NO_x）年均值均超过GB 3095-2012二级标准值的现状一致.研究显示,采用A值法计算的兰州市大气环境容量符合区域污染扩散特征.      

济南市冬季一次典型重污染过程分析

为掌握济南市重污染天气发生规律,从而更好地为重污染天气预报预警和大气污染防治提供参考,采用空气质量监测数据、气象观测资料、雷达探测资料及轨迹模式模拟相结合的方法,对济南市2016年12月31日-2017年1月7日的持续性重污染过程,从污染演变过程、环流背景分析、气象要素特征和区域污染传输等多方面分析其形成原因及主要影响因素.结果表明:此次重污染过程期间首要污染物为颗粒物,ρ（PM₁₀）平均值为318 μg/m3,ρ（PM_2.5）平均值为200 μg/m3;地面风速在0.6~1.8 m/s范围内,风力均为1~2级,相对湿度为68%~95%,平均相对湿度为81%.在重污染过程中,从地面至800 m左右高度始终维持较强逆温层,逆温频次高达91.1%,污染边界层高度较低,大部分时间都在500 m以下.采用情景模拟分析方法计算得到,区域输送对济南市PM_2.5的贡献率为20%~35%.研究显示:此次重污染过程是在区域性污染背景下由本地不利的扩散条件造成的,静稳大气形势提供有利的环流背景,平流雾、辐射雾交替产生,持续性的高湿加重了污染程度;近地面的静风、高湿,垂直方向的双逆温层甚至多逆温层的结构是影响此次重污染过程的重要气象要素;区域性污染传输对此次重污染天气的发展有显著贡献,污染初期主要来自河北省中南部的输送,随着污染加重,有来自偏南、偏东方向的局地气团输送.      

洞庭湖出入湖污染物通量特征

采用2010年洞庭湖主要出入湖断面水质、水量监测数据,估算洞庭湖四水(湘江、资江、沅江、澧水)和三口(松滋口、太平口、藕池口)入湖及城陵矶出湖的污染物通量,分析洞庭湖出入湖污染物通量随时间的变化及空间来源组成. 结果表明,2010年洞庭湖经由四水和三口COD_Mn、NH₄+-N、TP入湖通量分别为44.47×104、67.49×103、15.03×103 t,城陵矶出湖通量分别为73.69×104、82.46×103、21.88×103 t. 时间分布上,受水情的影响,洞庭湖污染物入湖通量在年内分配不均,最高值出现在6—7月,三口输入的污染物通量变化与三峡水库下泄流量呈较显著相关;空间分布上,入湖污染负荷主要来源于四水水系(占总入湖污染负荷的82.82%~87.54%),湘江和沅江贡献较大,长江三口入湖量仅占12.46%~17.18%. 此外,与1999—2002年(三峡水库运行前)相比,2010年(三峡水库运行后)洞庭湖三口来水量减少了约1/3,经由三口输入的COD_Mn、NH₄+-N、TP入湖通量减少了49.27%~53.19%,但该变化特征仍需进一步论证. 除入湖河流外,洞庭湖区间径流及湖面受纳降水虽然亦同步影响洞庭湖污染物输入,但该部分污染物通量贡献相对较小. 洞庭湖的污染物控制仍应以强化主要入湖河流输入通量控制为主,并重点兼顾湖区面源污染的治理.      

钱塘江感潮河段污染物迁移扩散数值分析

感潮河流由于受到潮汐的作用,污染物会因潮汐的涨落作用沿河道往复运动,影响用水安全.以高锰酸盐指数作为主要水环境指标,分析了钱塘江感潮河段上游富阳水文站监测到的持续高锰酸盐污染物输入情况下对下游河段的影响,旨在得到不同水期情况下之江站污染物出现的时间,作为取水安全预警指标参考.同时,基于潮流连续性方程、动量方程和污染物扩散方程,模拟计算了9种流况下污染物的迁移扩散过程.结果显示,径流处于平水月份时,之江站最早受到上游污染物影响,其次是枯季,最后是洪季,说明径流作用有利于污染物向下游迁移扩散.在大潮作用下,之江站一般最晚受到上游污染物影响,中潮次之,最早受到影响的是在小潮情况下.说明在感潮河段,由于受到下游潮流的影响,对污染物往下迁移有一个阻滞作用,且潮流越强阻滞作用越明显.本文构建的潮流水质模型可作为污染物在感潮河段迁移扩散机理研究的模型基础,对于制定降低污染物迁移扩散对地表水环境质量影响措施具有现实意义.     

流作用下泥沙悬浮释放污染物的数值分析

基于一维垂向模型(1DV模型),建立了波流共同作用下泥沙悬浮释放污染物的数学模型,模型通过验证可较好的描述床面附近紊动特性、水流结构、泥沙垂向分布及污染物解吸释放规律. 利用数学模型,通过设置不同的模拟情景,分析计算了波流共同作用下泥沙悬浮特征、污染物释放动态过程及时空分布特征. 研究表明: 波流共同作用下,吸附态污染物及总污染物垂向分布与悬浮泥沙分布一致,波浪底部边界层的周期性振荡限制了从底部悬扬的泥沙向上部水体的扩散,在近床面存在梯度较大的高浓度层,在悬浮释放的初期,溶解态污染物的垂向分布规律与吸附态污染物一致,达到平衡后,沿垂向均匀分布.水流流速和波浪强度对泥沙悬浮释放污染物有着不同程度的影响,水流对泥沙及污染物的垂向分布影响明显,波浪的影响主要体现在床面附近形成高浓度含沙层和污染物层.     

一次以南京为中心的夏季PM_(2.5)污染岛污染事件的数值模拟

2013年6月23~24日南京及其周边地区发生了一次小范围、突发性的气溶胶污染事件,PM_(2.5)的平均浓度达到242μg/m3,在夏季比较少见.本文利用WRF-chem模式对该PM_(2.5)污染事件进行模拟,通过对模式结果进行分析表明:此次污染事件与天气形势和边界层结构有着直接联系.此次污染发生时江淮地区正处于梅雨时节,南京及其周边地区处于江淮低空切变线上,切变线附近有辐合的流场,东部上游排放源的贡献和南京本地的静稳风场导致污染物在南京堆积.污染期间有比平时更强的气粒转化过程,23日PM_(2.5)浓度受到SO2减半的影响,浓度减少量为9.8%,受NOx减半影响的减少量为7.3%.污染发生期间南京地区上空温度垂直梯度较小,温度层结不利于污染物的垂直扩散,边界层高度较低,低层大气湍流活动较弱,垂直高度上的稳定层结也为污染物集聚提供了条件.     

含柔性植被明渠污染物浓度场分布规律试验研究

利用平面激光诱导荧光（PLIF）技术对含柔性淹没植被明渠污染物浓度场进行试验研究.固定排污口于植被顶部,分析不同淹没度、不同植被密度下含植被水流浓度场的扩散规律.试验结果表明,随着淹没度的增加,污染物浓度沿流向下降变快,完全混合所需距离缩短;随着植被密度的增加,污染物浓度沿流向下降变快,完全混合所需距离缩短.随着淹没度的增加,垂向浓度半宽比横向浓度半宽大,垂向上的标量输移占主导地位.     

基于Model-3/CMAQ模式的本溪市大气细颗粒物数值模拟

为探究北方山区城市大气细颗粒物污染特征,应用气象模式WRF耦合空气质量模式CMAQ对本溪市2016年PM_2.5空间分布特征、化学组分特征及主要污染源贡献情况进行分析.本溪市SO₂、NO_x、TSP的工业排放量分别达到5.2×104、4.1×104、16.1×104 t.结果表明,模拟值与监测值变化趋势基本一致,模拟效果较好. 1月ρ（PM_2.5）明显高于7月,空间分布均呈现"西高东低"态势,高值区出现在人口稠密的市区附近. 1月ρ（PM_2.5）本地源贡献率表现为钢铁（35.7%）>供暖（12.5%）>居民（7.5%）>移动（5.2%）>秸秆（2.0%）>电力（0.4%）;7月为钢铁（48.6%）>移动（9.2%）>建材（3.5%）>居民（2.8%）>电力（1.5%）.受气候、地貌及大气污染物排放特征影响,1月区域传输特征明显,外来源贡献为24%,高于7月的14%.另外,1月和7月本溪市PM_2.5组分中二次粒子（SO₄2-、NO₃-、NH₄+）占比分别为29%和32%,碳组分（OC、EC）占比分别为43%和37%,碳气溶胶污染严重.研究显示,本溪市大气细颗粒物污染具有明显的季节性变化特征,1月部分区域浓度超标主要是由于以钢铁行业为主的工业排放造成,加之本溪市1月以西北风为主且风力较大,市区位于西部低海拔地区,来自中部城市群的污染物在向东南方向传输过程中受到高海拔山区阻隔,从而形成污染物积聚效应.