考虑泥沙影响的污染物输运年龄数值模拟

张琴; 杨洁; 张晓

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.011

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考虑泥沙影响的污染物输运年龄数值模拟

张琴, 杨洁, 张晓

文章导航 > 水科学进展 > 2019 > 30(3): 411-422

张琴, 杨洁, 张晓. 考虑泥沙影响的污染物输运年龄数值模拟[J]. 水科学进展, 2019, 30(3): 411-422. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.011

引用本文:

张琴, 杨洁, 张晓. 考虑泥沙影响的污染物输运年龄数值模拟[J]. 水科学进展, 2019, 30(3): 411-422. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.011

ZHANG Qin, YANG Jie, ZHANG Xiao. Numerical simulation on the transportage of pollutants accounting for the role of sediment[J]. Advances in Water Science, 2019, 30(3): 411-422. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.011

Citation:

ZHANG Qin, YANG Jie, ZHANG Xiao. Numerical simulation on the transportage of pollutants accounting for the role of sediment[J]. Advances in Water Science, 2019, 30(3): 411-422. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.011

考虑泥沙影响的污染物输运年龄数值模拟

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.011

张琴¹,
杨洁^2,,
张晓¹

1.
上海勘测设计研究院有限公司, 上海 200335;
2.
河海大学港口海岸与近海工程学院, 江苏南京 210098

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51409093）

详细信息

作者简介:
张琴(1992-),女,江西乐安人,工程师,硕士,主要从事水环境数值模拟及环境影响评价方面研究。E-mail:zhang_qin@sidri.com

通讯作者:
杨洁,E-mail:jie_yang@hhu.edu.cn

中图分类号: P731.26

Numerical simulation on the transportage of pollutants accounting for the role of sediment

1.
Shanghai Investigation, Design and Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200335, China;
2.
College of Harbor, Coastal and Offshore Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51409093).

摘要: 自然水体中污染物的迁移、转化规律与经泥沙吸附后的沉降、再悬浮等泥沙过程密切相关，其机制尚不明确。采用污染物输运年龄对泥沙影响进行了量化分析，并应用于南黄海辐射沙脊群西洋海域。基于水体中泥沙-污染物模型，推导了考虑泥沙影响的污染物输运年龄的计算方程，通过数值模拟分析了污染物分配系数K_D对污染物输运年龄空间分布的影响。研究成果表明：计入泥沙影响后，污染物浓度显著减小，污染物输运年龄随之增大，表明泥沙对污染物扩散起阻碍作用；污染物分配系数K_D表征泥沙吸附能力，污染物输运年龄与其呈一定的正相关性，当该系数达到一定值（K_D=10³ L/g）时，泥沙吸附能力趋于饱和，污染物输运年龄不再发生显著改变。
- 泥沙影响 /
- 污染物 /
- 输运年龄 /
- 分配系数 /
- 吸附能力
Abstract: The transport patterns of pollutants in natural bodies of water are closely correlated with deposition and resuspension processes of sediment,to which the pollutants attach,and yet the influences of sediment on the transport of pollutants have not been fully studied. We here used transport age to quantify the influences and applied these findings to the Xiyang Sea area of the radial sand ridges in the South Yellow Sea. The governing equations of transport age considering sediment's impacts were derived from sediment-pollutant interaction model. Numerical simulation resolving these equations was used to analyze the transport pattern discrepancy in the presence and absence of sediment and the influence of the partition coefficient of pollutants (K_D). The results show a significant trend of decreased pollutant concentration and corresponding increases in transport age,which indicates that sediment plays a role in weakening the dilution and diffusion processes of pollutants. The partition coefficient of pollutants,which is representative of adsorption capability of sediment,has a positive effect on the transport age. This effect tends to decline to zero when a value of 10³ L/g is achieved for the partition coefficient of pollutants,when the sediment adsorption capacity tends to be saturated.
- impact of sediment /
- pollutants /
- transport age /
- partition coefficient /
- adsorption capacity

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考虑泥沙影响的污染物输运年龄数值模拟

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.011

1. 上海勘测设计研究院有限公司, 上海 200335;

2. 河海大学港口海岸与近海工程学院, 江苏南京 210098

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51409093）

作者简介:
张琴(1992-),女,江西乐安人,工程师,硕士,主要从事水环境数值模拟及环境影响评价方面研究。E-mail:zhang_qin@sidri.com

通讯作者: 杨洁,E-mail:jie_yang@hhu.edu.cn

收稿日期: 2018-11-19
刊出日期: 2019-06-25

中图分类号: P731.26

关键词:

污染物 /

摘要: 自然水体中污染物的迁移、转化规律与经泥沙吸附后的沉降、再悬浮等泥沙过程密切相关，其机制尚不明确。采用污染物输运年龄对泥沙影响进行了量化分析，并应用于南黄海辐射沙脊群西洋海域。基于水体中泥沙-污染物模型，推导了考虑泥沙影响的污染物输运年龄的计算方程，通过数值模拟分析了污染物分配系数K_D对污染物输运年龄空间分布的影响。研究成果表明：计入泥沙影响后，污染物浓度显著减小，污染物输运年龄随之增大，表明泥沙对污染物扩散起阻碍作用；污染物分配系数K_D表征泥沙吸附能力，污染物输运年龄与其呈一定的正相关性，当该系数达到一定值（K_D=10³ L/g）时，泥沙吸附能力趋于饱和，污染物输运年龄不再发生显著改变。

English Abstract

Numerical simulation on the transportage of pollutants accounting for the role of sediment

1. Shanghai Investigation, Design and Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200335, China;

2. College of Harbor, Coastal and Offshore Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51409093).

Received Date: 2018-11-19
Publish Date: 2019-06-25

Keywords:

Abstract: The transport patterns of pollutants in natural bodies of water are closely correlated with deposition and resuspension processes of sediment,to which the pollutants attach,and yet the influences of sediment on the transport of pollutants have not been fully studied. We here used transport age to quantify the influences and applied these findings to the Xiyang Sea area of the radial sand ridges in the South Yellow Sea. The governing equations of transport age considering sediment's impacts were derived from sediment-pollutant interaction model. Numerical simulation resolving these equations was used to analyze the transport pattern discrepancy in the presence and absence of sediment and the influence of the partition coefficient of pollutants (K_D). The results show a significant trend of decreased pollutant concentration and corresponding increases in transport age,which indicates that sediment plays a role in weakening the dilution and diffusion processes of pollutants. The partition coefficient of pollutants,which is representative of adsorption capability of sediment,has a positive effect on the transport age. This effect tends to decline to zero when a value of 10³ L/g is achieved for the partition coefficient of pollutants,when the sediment adsorption capacity tends to be saturated.

张琴, 杨洁, 张晓. 考虑泥沙影响的污染物输运年龄数值模拟[J]. 水科学进展, 2019, 30(3): 411-422. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.011

引用本文:

张琴, 杨洁, 张晓. 考虑泥沙影响的污染物输运年龄数值模拟[J]. 水科学进展, 2019, 30(3): 411-422. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.011

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考虑泥沙影响的污染物输运年龄数值模拟

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.011

作者简介: 张琴(1992-),女,江西乐安人,工程师,硕士,主要从事水环境数值模拟及环境影响评价方面研究。E-mail:zhang_qin@sidri.com

通讯作者: 杨洁,E-mail:jie_yang@hhu.edu.cn

Numerical simulation on the transportage of pollutants accounting for the role of sediment

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考虑泥沙影响的污染物输运年龄数值模拟

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.011

1. 上海勘测设计研究院有限公司, 上海 200335; 2. 河海大学港口海岸与近海工程学院, 江苏南京 210098

作者简介: 张琴(1992-),女,江西乐安人,工程师,硕士,主要从事水环境数值模拟及环境影响评价方面研究。E-mail:zhang_qin@sidri.com

通讯作者: 杨洁,E-mail:jie_yang@hhu.edu.cn

English Abstract

Numerical simulation on the transportage of pollutants accounting for the role of sediment

1. Shanghai Investigation, Design and Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200335, China; 2. College of Harbor, Coastal and Offshore Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China

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作者简介:
张琴(1992-),女,江西乐安人,工程师,硕士,主要从事水环境数值模拟及环境影响评价方面研究。E-mail:zhang_qin@sidri.com

通讯作者:
杨洁,E-mail:jie_yang@hhu.edu.cn

1. 上海勘测设计研究院有限公司, 上海 200335;

2. 河海大学港口海岸与近海工程学院, 江苏南京 210098

作者简介:
张琴(1992-),女,江西乐安人,工程师,硕士,主要从事水环境数值模拟及环境影响评价方面研究。E-mail:zhang_qin@sidri.com

1. Shanghai Investigation, Design and Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200335, China;

2. College of Harbor, Coastal and Offshore Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China