基于形心追踪法对破波带内污染物水平二维输移扩散特性研究

摘要

破波带内水动力条件复杂,既有强烈的水体紊动,又有波生流,导致该区域内的污染物输移扩散特性规律也变得极其复杂,是开展海岸工程建设和海岸生态环境保护需要考虑的区域,因而需要采用更加精细的方法研究该区域内污染物输移扩散特性.本文对不同波况下连续采集的污染团图像进行处理,获取破波带内污染团的形心点和离散程度,通过追踪形心点在水平二维空间的变化,线形拟合得到污染团在沿岸方向和垂直岸线方向的输移速度,并基于高斯扩散理论拟合得到垂直岸线方向扩散系数,进而分析了不同入射波下沿岸方向输移速度与时均沿岸流速最大值的关系;垂直岸线方向输移速度与沿岸方向输移速度的比值;规则波及不规则波对污染物垂直岸线方向扩散系数的影响规律.结果表明,两类入射波情况下沿岸方向的污染物输移速度约为时均沿岸流速最大值的35％;入射波高、周期相近时,规则波垂直岸线方向扩散系数比不规则波要大一个量级,入射波高对污染团垂直岸线方向扩散系数影响较大,而入射波周期则影响较小.