大连海上机场工程对金州湾海域水环境影响数值研究

摘要

为保障大连海上机场建成后金州湾海域的水质环境，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。通过潮位和潮流验证表明水动力模型具有较高的可靠性，可运用于污染物输移扩散的计算中。
　　以建立的数值模型为基础，计算海上机场建成前后金州湾海域潮流变化情况和污染物输移扩散情况，结果表明，海上机场人工岛工程的修建对金州湾海域水环境造成了较大的影响，机场人工岛-施工通道-陆域之间形成的湾内和靠近施工通道的海域流速明显减小，而位于人工岛与海岸之间的过流断面流速则明显增大，湾内的污染物浓度较之自然状况也有很大程度的升高。
　　以湾内水体物理自净能力、半更换期、局部污染物追踪粒子运动轨迹、局部污染物追踪粒子存留时间及施工通道开口处加权平均流速为评价指标，对拟定的五个施工通道开口方案进行优选，结果表明，不同评价指标对应的最佳开口宽度不完全一致，综合比较后推荐了方案四为最佳方案，即推荐施工通道开口宽度为施工通道总长的2/3。
　　对机场人工岛平面布置提出了改进方案，并对方案改进前后金州湾海域潮流和污染物浓度分布情况进行了分析，结果表明人工岛平面布置方案改进后金州湾海域水环境较之原方案有较大改进。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景与目的

1．2 国内外研究现状

1．2．1 水动力模型

1．2．2 水环境模型研究现状

1．3 本文主要工作

2 水动力模型和污染物输移扩散模型

2．1 水动力模型

2．1．1 控制方程

2．1．2 定解条件

2．1．3 数值求解方法

2．2 对流扩散模型

2．2．1 物质输移扩散控制方程

2．2．2 数值求解方法

2．3 粒子追踪模型

2．3．1 控制方程

2．3．2 数值求解方法

2．3．3 边界处理

3 水动力模型的建立及验证

3．1 模型计算范围及网格划分

3．2 模型计算参数

3．3 模型边界条件及初始条件

3．4 模型计算结果验证

3．5 模拟流场结果分析

3．6 本章小结

4 机场建成后对金州湾海域的影响

4．1 金州湾概况

4．1．1 海域地形地貌特征

4．1．2 自然条件

4．1．3 金州湾污染状况

4．2 机场对金州湾海域流场的影响

4．3 机场对金州湾污染物扩散输移的影响

4．4 本章小结

5 施工通道方案比选

5．1 施工通道预选方案

5．2 不同方案条件下的水体环境指标

5．2．1 物理自净能力

5．2．2 半更换期

5．3 不同方案局部区域水体交换情况

5．3．1 存留时间

5．3．2 污染物追踪粒子运动轨迹

5．4 不同方案施工通道开口处加权平均流速

5．5 方案推荐

5．6 本章小结

6 机场平面布置改进

6．1 人工岛平面布置及其改进

6．2 人工岛平面布置改进前后的潮流场

6．2．1 局部区域潮流场

6．2．2 金州湾全海域潮流场

6．3 人工岛平面布置改进前后金州湾浓度场

6．4 本章小结

7 结论及展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢