一种污水深海排放扩散器上升管数量确定的方法

摘要

本发明提供一种污水深海排放扩散器上升管数量确定的方法，包括以下步骤：扩散器主管长度的估算及上升管数量初步方案的确定；建立扩散器排污海域二维数值模型及扩散器上升管数量方案二维数值模拟；建立扩散器排污海域三维数值模型及扩散器上升管数量方案三维数值模拟；扩散器数值模拟数据分析及上升管数量的确定。该方法准确确定了扩散器的上升管数量，有效解决了扩散器上升管数量的难题，保证了扩散器排污的稀释扩散效果，使得距扩散器出口千米范围内的稀释度最高可达几百倍，避免了过多上升管造成的浪费，减少常规造价一半以上工程费用，减少了后续扩散器研究试验的人财物的耗费，为确定扩散器长度和经济环保型扩散器设计提供技术支撑，为污水深海排放工程的发展奠定了基础。

主权项

一种污水深海排放扩散器上升管数量确定方法，该方法的步骤包括：（1）扩散器主管长度的估算及上升管数量的初步确定根据扩散器主管长度初步计算公式确定扩散器主管长度，根据Brooks、Wiullam和Agg Wakeford的静水和动水中的扩散器上升管间距公式确定上升管间距最小值，进而根据上述得到的扩散器主管长度和上升管间距最小值确定了上升管数量的最大值，其后根据工程实际进一步提出具有不同上升管数量的扩散器上升管数量初步方案；（2）建立扩散器排污海域二维数值模型及扩散器上升管数量方案二维数值模拟扩散器排污海域二维数值模型，采用丹麦水动力研究所的MIKE2的水动力学模块和对流扩散模块建立，分别对排污所在海域的水动力和污染物输移扩散进行数值模拟，所述数值模拟包括数值控制方程、边界条件、计算范围选取和计算网格划分：二维水动力数值模型和污染物输移扩散数值模拟控制方程包括水动力连续方程、动量方程、对流扩散方程；边界条件对初始条件、边界条件进行设置；网格采用不规则三角网格，并对排污口局部进行了加密；并对数值模型的潮位、流速和流向进行了验证；利用建立的二维数值模型对不同扩散器上升管数量方案进行二维数值模拟，最后根据数值模拟结果得到扩散器排污的二维污染物浓度分布及包络面积；（3）建立扩散器排污海域三维数值模型及扩散器上升管数量方案三维数值模拟扩散器排污海域三维数值模型，采用丹麦水动力研究所的MIKE3的水动力学模块和对流扩散模块建立，分别对排污所在海域的水动力和污染物输移扩散进行模拟，数值模拟的实现包括数值模拟方程、边界条件、计算范围选取和计算网格划分，三维水动力模块和对流扩散模块控制方程包括水动力 连续方程、动量方程、对流扩散方程；边界条件对初始条件、边界条件进行设置；网格主要采用不规则三角网格，并对排污口局部进行了加密；并对数值模型潮位、流速和流向进行验证，利用建立的三维数值模型对不同扩散器上升管数量方案进行三维数值模拟，最后根据数值模拟得到扩散器排污的三维表层污染物浓度分布及包络面积；（4）扩散器数值模拟数据分析及上升管数量的确定在步骤（1）通过扩散器主管长度和扩散器上升管最小间距选取扩散器上升管数量初步方案的基础上；通过步骤（2）和步骤（3）的扩散器上升管间距初步方案的二维模拟和三维模拟，得到扩散器排污的二维污染物浓度分布及包络面积和三维污染物浓度分布及包络面积，并通过二维和三维污染物浓度分布及包络面积分析，得到扩散器出流污水浓度包络面积小、高浓度区少的上升管数量方案，最后确定了上升管的数量。