1、海水淡化在有效解決缺水問題的同時，對周圍環(huán)境產(chǎn)生了一些不利影響，其中淡化過程中產(chǎn)生的高濃熱鹽水直接排海對海洋環(huán)境的影響已經(jīng)引起了環(huán)境專家和漁業(yè)界的關注。但是我國目前還沒有完善的制度來規(guī)范限制高濃熱鹽水的不當排放，因此十分有必要探索研究其直接排放對環(huán)境的影響程度，以便采取合理的技術來保護環(huán)境，這就提出了用何種模型才能較準確地模擬高濃熱鹽水排入大水體中的輸移擴散情況。 現(xiàn)有的國內(nèi)外關于流體排海問題的研究主要涉及污染物排放以及熱電站或

2、核電站的冷卻水排放，而溫度差和濃度差同時存在的廢水排海問題的研究還不多見。對高濃熱鹽水排放而言，能量和物質(zhì)的傳遞與單獨由溫差或者鹽度差驅(qū)動的自然對流會有很大的不同，必須同時考慮溫度、濃度和速度場之間的耦合相互作用以及溫度梯度和濃度梯度產(chǎn)生的浮升力對其對流擴散過程的影響。本文在前人研究的基礎上，建立了波流聯(lián)合作用下的高濃熱鹽水輸移擴散三維數(shù)學模型，通過對實際海灣的潮流場和高濃熱鹽水進入海洋水體后經(jīng)湍動混合與輸移擴散后的時空分布特性進行數(shù)值

3、模擬，揭示了高濃熱鹽水在海洋復雜條件下的運動及演變規(guī)律，研究各種海洋環(huán)境特征對它的作用機理和規(guī)律，進而對排放影響作出分析判斷。準確掌握近岸海域高濃熱鹽水的輸移擴散規(guī)律，特別是潮流和波浪在其中的作用，不僅為合理布置水電聯(lián)產(chǎn)設備的取水口和排放口位置、盡量減小濃鹽水排放對海洋環(huán)境造成的負面影響提供了有效途徑，而且對提高電廠運行效率、海水淡化效率、以及排放設計具有一定的實際意義和理論價值。 本文的研究工作及主要研究成果： 1.在

4、陸架區(qū)三維多功能水動力學模型COHERENS和波浪模型SWAN的基礎上，針對研究問題的具體需要，建立了波流聯(lián)合作用下的高濃熱鹽水輸移擴散三維數(shù)學模型，該模型在流溫鹽的垂向混合系數(shù)的計算中考慮波浪的影響，將COHERENS模式的垂向湍流混合計算方案與波浪產(chǎn)生的垂向湍流混合相結(jié)合，建立了直接含波浪影響的垂向混合作用計算方案。 2.針對膠州灣近岸海域的地形特征以及重點研究區(qū)域內(nèi)計算精度的要求，潮流數(shù)值模擬中采用網(wǎng)格嵌套技術，分成渤、黃

5、海大尺度、膠州灣及其周圍海域中尺度以及膠州灣近岸海域小尺度三重網(wǎng)格嵌套方式進行，模型的數(shù)值模擬結(jié)果與實測資料基本相符，單站潮位、垂向平均的流速和流向模擬結(jié)果令人滿意，水動力模式結(jié)果基本反映了膠州灣的水動力特征。 3.以膠州灣西岸的某電廠高濃熱鹽水排放為例，在水動力特性研究的基礎上研究了高濃熱鹽水自排放口流出后分別在單純潮流以及波流共同作用下的流動速度分布和相應的溫、鹽時空分布特性，分析了潮周期平均的溫度場和鹽度場、深度平均的溫度

6、場和鹽度場、潮周期平均的溫度和鹽度垂向分布等。結(jié)果表明：規(guī)則半日潮流對高濃熱鹽水的輸移擴散起著決定性作用，同時波浪對近岸緩坡區(qū)域物質(zhì)輸運也起著重要影響；等溫線和等鹽度線的分布基本相似，高濃熱鹽水輸移擴散過程中受溫度和鹽度的分子擴散速率差異的影響很小，沒有出現(xiàn)因分子擴散速率差異而形成的雙擴散流動特征和異質(zhì)擴散現(xiàn)象。 4.對溫度和鹽度之間的非線性耦合關系分析發(fā)現(xiàn)，鹽度增加IPSU使海水密度的增加值比溫度增加1℃使海水密度的減小值要大