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波流共同作用下黄河入海悬浮物质三维扩散规律研究

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波流共同作用下黄河入海悬浮物质三维扩散规律研究

作者：顾晨中国海洋大学

学位级别：硕士

黄河是我国第二大河流，同时也是世界著名的多沙河流。近年来，黄河河口不断出现新的问题，入海泥沙量的减少导致部分岸线侵蚀后退。现阶段，研究黄河入海泥沙等物质扩散规律对于黄河口附近海域的功能布局规划有着重要的指导意义。本... 详细信息

黄河是我国第二大河流，同时也是世界著名的多沙河流。近年来，黄河河口不断出现新的问题，入海泥沙量的减少导致部分岸线侵蚀后退。现阶段，研究黄河入海泥沙等物质扩散规律对于黄河口附近海域的功能布局规划有着重要的指导意义。本文运用Delft3D水动力数值模拟软件建立了黄河口三维数值模型，采用曲线正交网格，计算区域覆盖黄河河口三角洲和滨海区，包含莱州湾和部分渤海湾的南渤海潮波系统，开边界从河北曹妃甸延伸至山东龙口。通过与实测数据对比验证，证实了模型的准确性。对河口流场分析可得，黄河滨海区存在着三大高流速区。河口在涨潮、落潮时段分别存在着两个不同类型的切变锋形态，历时为2个小时左右，切变带主要集中在现行黄河口沙嘴外10m等深线附近。整个涨落潮过程在黄河入海口附近呈现往复流的特性。滨海区的三大流速区对应了较大的悬沙浓度值和床面剪切应力。为探讨黄河入海水沙量对河口悬浮物质扩散的影响，本文依据2008年6月至9月黄河汛期时逐日水沙资料，并截取洪峰时径流量和悬沙浓度作为河流入口边界条件，模拟了一个月中径流量的变化对河口悬浮物质扩散的影响。研究径流对潮波的影响发现，沿程高低潮位均有明显变化，影响范围直至河口外8km处;横向潮波伴随着径流量的增大波形变形越大，且对低潮位的影响大于高潮位。此外，径流入海对表层流场、盐度的影响显著，径流量越大口门处流速就越大且滞流点位置就越远离外海，淡水输送范围也越远且易形成盐水楔。入海泥沙在径流的带动下向外海扩散，且输送距离与径流量的大小成正比，大量泥沙落淤的位置对应了滞流点的位置。波流相互作用下，流速垂向分布梯度减小，表层流速降低底层流速增大;盐度垂向掺混强烈，削弱了表层径流的扩散。

关键词：黄河口波流共同作用逐日径流数值模拟三维扩散

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船舶防污底漆中TBT海上三维扩散研究

船舶防污底漆中TBT海上三维扩散研究

作者：赵立国大连海事大学

学位级别：硕士

在人类文明高度发达的今天,环境污染日益引起大家的重视,其中船舶防污底漆对海洋的污染正在引起世界各国的关注。船舶防污底漆会释放有机锡化物TBT、TPT等,TBT和TPT是人为引入水环境中最毒的化学物质之一,对多种生物(包括人类在内)都有... 详细信息

在人类文明高度发达的今天,环境污染日益引起大家的重视,其中船舶防污底漆对海洋的污染正在引起世界各国的关注。船舶防污底漆会释放有机锡化物TBT、TPT等,TBT和TPT是人为引入水环境中最毒的化学物质之一,对多种生物(包括人类在内)都有不同程度的毒害作用,许多国家已经将它们列入优先控制的黑名单中,同时对各种水环境的有机锡污染状况进行了大规模的调查。我国目前还没有明确的限制有机锡使用的法律法规,缺少有机锡污染的第一手资料,更没有长期的控制、监测与研究计划。本文是在以普林斯顿海洋模式(POM)为基础,在对POM模式中开边界的处理进行了较为详细的介绍和改进后,建立了三维水动力模型。并以三维对流扩散方程为基本控制方程建立TBT在海域中的三维扩散模型,从数值优化求解污染物对流扩散方程这一角度来解决这一问题。为测算TBT在水里的浓度提供一种方法。应用上述理论与方法,本文模拟了茂名海域的潮流三维流场。并以此为基础,假定茂名海域规划新建修船厂,计算了修船厂的TBT三维扩散情况。结果表明,模型所采用的理论是正确的,方法也较为得当。

关键词：船舶防污底漆 TBT POM 三维扩散

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纤维共晶生长界面前沿三维扩散场解析

材料研究学报 1996年第2期10卷 167-169页

作者：姚向东胡壮麒黄韬周尧和中国科学院金属研究所西北工业大学

修正Ｊａｃｋｓｏｎ和Ｈｕｎｔ关于在垂直生长方向截面上溶质扩散各向同性假设，求解三维Ｌａｐｌａｃｅ方程，获得纤维共晶生长界面前沿三维稳态扩散场。

关键词：纤维共晶生长三维扩散晶体生长

皮纳图博火山气溶胶的三维扩散及其气候效应的数值模拟

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皮纳图博火山气溶胶的三维扩散及其气候效应的数值模拟

作者：赵杰臣国家海洋局第一海洋研究所

学位级别：硕士

火山爆发是一种剧烈的突发性自然现象,它对人类社会的影响体现在两个方面:一是火山爆发喷射出的大量火山灰会随气流漂移到周边地区,对航空安全、社会生产生活、人类身体健康造成威胁,其沉降过程可能会导致酸雨等次生灾害;二是火山喷发的... 详细信息

火山爆发是一种剧烈的突发性自然现象,它对人类社会的影响体现在两个方面:一是火山爆发喷射出的大量火山灰会随气流漂移到周边地区,对航空安全、社会生产生活、人类身体健康造成威胁,其沉降过程可能会导致酸雨等次生灾害;二是火山喷发的SO2气体会形成硫酸盐气溶胶,其在对流层中会很快沉降衰减,而在平流层中则会停留3～5年时间。由于平流层中的硫酸盐火山气溶胶会反射太阳辐射和吸收地面向上长波辐射,因而扰乱大气辐射平衡,影响地球系统能量收支,进而导致短期气候变化。尽管中国近代没有火山活动,但是台湾及东南沿海位于环太平洋火山带上,周边国家如菲律宾、印度尼西亚等在上世纪都有较大规模火山爆发。1991年6月吕宋岛的皮纳图博火山大爆发是上世纪最强的火山喷发,对中国及全球经济和气候产生了深远影响。因此研究火山爆发后火山灰或气溶胶的运移扩散以及其对气候系统的影响是十分重要的。本文利用National Center for Atmosphere Research（NCAR）的Community Atmosphere Model 3.0（CAM3.0）模式来模拟皮纳图博火山爆发后气溶胶的输运扩散得到三维火山气溶胶数据,并模拟气候系统对其的响应。模拟结果表明,在平流层:气溶胶在强劲东风的作用下,在高空（200hPa以上）快速向西漂移,23天即环绕纬圈一周;在非洲上空,一周后部分平流层气溶胶被欧亚大陆上的气旋捕获,开始向北半球扩散。该气旋中心的气溶胶随气流向下输运,至500hPa;少量气溶胶从印度洋上空（气旋）进入南半球。在对流层:先垂直输运,向上输运到100hPa,向下输运到1000hPa,形成一个上下基本均匀的气溶胶柱。第一周开始,300hPa以上的气溶胶向西运动;第一周之后,在气溶胶向北扩散至60 ? N后,随高纬西风向东漂移,在北半球扩散,且是300～500hPa的气溶胶;气溶胶从200hPa高空进入南半球,运动至30·S,然后向下运动至500hPa;高浓度中心始终维持在欧亚大陆东南部。利用得到的三维运移扩散结果反演得到三维火山气溶胶数据,将其应用于CAM3.0中,研究气候系统中相关变量的响应。对流层中的火山气溶胶随降水等过程会很快沉降,不会造成明显的气候效应,因此只需考虑平流层中的火山气溶胶。数值试验结果表明,平流层火山气溶胶会显著反射太阳短波辐射（最大值5.0W/m2）,吸收地面向上长波辐射（最大值1.0W/m2）,这造成地面净太阳辐射出现-4.5 W/m2的异常,但地面净长波辐射没有明显变化。辐射的变化造成地表夏季最大0.8K的降温（全球平均）,冬季最大0.5K的增暖,观测到的降温增暖振幅要比此模拟结果稍小;同时平流层出现2.0K的增温,比观测（1.6K）稍高。分析发现,夏季北半球大陆的增暖和降温主要是辐射异常造成的;而冬季北半球中高纬的增暖主要是温度平流异常（辐射变化引起大气环流场变化）造成的,低纬的降温主要是辐射负异常造成的。通过本文的研究,可以验证CAM3.0中大气环流场及示踪物输运的模拟能力,并深入了解火山气溶胶的三维扩散及其气候影响,为将来火山爆发后的火山灰扩散预测及火山气溶胶气候影响评估提供参考。

关键词：皮纳图博火山 CAM3.0 数值模拟火山气溶胶三维扩散气候效应

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湿气在层压复合材料内的三维扩散

导弹与航天运载技术(中英文) 1980年第S1期 111-119页

作者： J.M.怀脱奈杨炳尉

本文提出一种用于研究层压纤维增强复合材料中吸湿的三维扩散的数学方法。对一种具有实际意义的特殊情况,给出了对应短时间扩散和长时间扩散的解。用三维解得出的数字结果,与采用有效扩散系数来考虑沿边吸湿的近似一维解作了对比。对比... 详细信息

本文提出一种用于研究层压纤维增强复合材料中吸湿的三维扩散的数学方法。对一种具有实际意义的特殊情况,给出了对应短时间扩散和长时间扩散的解。用三维解得出的数字结果,与采用有效扩散系数来考虑沿边吸湿的近似一维解作了对比。对比表明,对于有实用意义的许多种试样几何形状而言,一维近似能用来预测总增重随时间的变化关系。由石墨/环氧层压板获得的实验数据与由扩散理论得出的数字结果之间也表明有很好的相关性。同时还讨论了层压板边缘近处的湿度梯度对加速环境调节法的影响。

关键词：三维扩散一维湿度梯度层压板塑料板材三维解湿气层压复合材料

含信号控制人行横道的街道峡谷污染物扩散三维数值模拟

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环境科学学报 2011年第10期31卷 2102-2108页

作者：幸鸿徐伟嘉蔡铭刘永红中山大学工学院广州510275 广东省智能交通系统重点实验室广州510275 中山大学先进技术研究院广州510275

耦合微观交通仿真和机动车尾气排放模型,分别对含信号控制人行横道和不含信号控制人行横道的街道峡谷污染物排放进行计算,并以此为排放源,采用k-ε两方程模型与组分输运方程对风向与街道垂直时的污染扩散情况进行了三维数值模拟.结果表... 详细信息

耦合微观交通仿真和机动车尾气排放模型,分别对含信号控制人行横道和不含信号控制人行横道的街道峡谷污染物排放进行计算,并以此为排放源,采用k-ε两方程模型与组分输运方程对风向与街道垂直时的污染扩散情况进行了三维数值模拟.结果表明,k-ε两方程模型与组分输运方程可以较好地模拟风向与街道垂直时三维街道峡谷内的污染物扩散情况.峡谷两端边缘均产生一个水平漩涡,而峡谷中部产生垂直的顺时针漩涡,越靠近峡谷中部,漩涡与地面的夹角越接近90°.受信号控制人行横道影响,峡谷中部迎风面和背风面的污染物浓度比不含信号控制人行横道模拟结果明显偏高,分别是其污染物浓度的2.5倍和2.7倍.在靠近背风面一侧污染物浓度达到18.88mg.m-3,超出国家二级标准88.84%.

关键词：街道峡谷人行横道机动车尾气污染三维扩散数值模拟

强混合型河口海域三维──多层二维平面扩散综合模型的研究及应用

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环境科学与技术 1994年第4期 1-7页

作者：王祥三武汉水利电力大学河流工程系

根据强混合型河口海域的水流条件及边界条件特点，对温排水污染源，从物理机制入手，提出了三维──多层二维平面扩散综合模型，通过对实际河口海域流速场和温度场的模拟计算可看出。该模型具有较好的精度和实用价值。

关键词：三维扩散强混合型水污染河口海域综合模型

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河口海域SDZY水质预测模型的研究及应用

水科学进展 2002年第6期13卷 707-713页

作者：王祥三李重荣武汉大学水利水电学院湖北武汉430072

根据弱混合型河口海域的水流条件及边界条件,针对温热排水污染源,从物理机制入手,提出了三维多层二维平面综合预测模型,对排污口区域,用三维模型考虑了垂直方向的流动及流场的梯度变化,同时考虑了垂直方向的热量交换和温度场的梯度变化... 详细信息

根据弱混合型河口海域的水流条件及边界条件,针对温热排水污染源,从物理机制入手,提出了三维多层二维平面综合预测模型,对排污口区域,用三维模型考虑了垂直方向的流动及流场的梯度变化,同时考虑了垂直方向的热量交换和温度场的梯度变化,对远离排污口区域,用多层平面二维模型,考虑各层的流速场和温度场的梯度变化。通过对实际河口海域流场和温度场的模拟计算,模型具有较高的精度和实用价值。

关键词：河口海域水质预测模型三维扩散弱混合型热量交换

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河口污染综合预测模型

水利学报 1996年第8期28卷 51-58页

作者：王祥三武汉水利电力大学河流工程系

本文根据弱混合型河口海域的水流条件及边界条件，针对温热排水污染源，从物理机制入手，提出了三维──多层二维平面综合预测模型，并对实际河口海域流速场和温度场进行了模拟计算，证明该模型具有较高的精度和实用价值．

关键词：河口污染源三维扩散热量交换