多污染源共同作用的非线性及边界效应研究

论文摘要

随着经济建设的快速发展与人口的急剧增长,人类对水资源的需求不断增加,水资源危机日益加剧,与此同时,水资源的污染问题也越来越严重。水资源短缺与污染之间形成一种恶性循环,给社会经济的发展带来了极大的危害,对人类的生存构成了威胁。为了减少水污染,在管理方面,人们提出了很多有效的解决方法。到目前为止,我国在研究和进行水污染控制管理方面,主要的理论和方法有总量控制、规划环境影响评价、建设项目环境影响评价等。这些理论和方法有效的改善了我国水污染现状。然而规划环境影响评价在我国起步较晚,大多数只是把每个项目可能对环境造成的影响做简单的叠加,并没有考虑多污染源共同作用的非线性效应和边界效应,而对于项目环境影响评价,也存在这方面的问题,这样都会影响评价的准确性。因此本文将各个水污染源综合考虑,采用局部解析法,以数学模型为基础研究了多污染源共同作用的非线性效应和边界效应。数值实验结果表明:对于无边界情况,如果是线性问题,则可以分别计算每个污染源对任意一点浓度的影响,然后直接叠加就可得到那一点的浓度,如果是非线性问题,则不能直接进行简单的叠加;对于有边界情况,即使是线性问题,但因为每个污染源有各自的边界,且边界之间存在一定的相互作用,所以不能进行简单的叠加,否则会造成结果的偏差。本文还对两个实际建设项目同时发生化学品泄漏进行了数值模拟,结果表明由于边界效应的存在,污染物会对周围部分地区产生更大的影响。本文研究的内容对污染控制与规划以及建设项目环境影响评价和规划环境影响评价在准确预测污染浓度方面有着极其重要的现实意义,并能为环境相关部门制定一些排污浓度限制标准提供更准确、合理的依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 我国水污染现状
• 1.2 现阶段治理措施和存在的问题
• 1.2.1 现阶段治理措施
• 1.2.2 存在的问题
• 1.3 本文研究的内容及意义
• 第2章 非线性及边界效应理论基础
• 2.1 对流扩散理论
• 2.1.1 基本概念及方程介绍
• 2.1.2 污染浓度对流扩散方程
• 2.1.3 多污染源共同作用的非线性及边界效应
• 2.1.4 求解对流扩散方程的途径
• 2.2 现有的数值方法简介
• 2.2.1 差分法
• 2.2.2 有限元法
• 2.2.3 有限体积法
• 2.2.4 其它算法
• 2.3 求解对流扩散方程数值方法研究现状
• 第3章 局部解析法及数值模拟
• 3.1 局部解析法的概述
• 3.1.1 方法概述
• 3.1.2 方程数值解的计算
• 3.2 非线性效应对流扩散模拟计算
• 3.2.1 一维非线性模拟计算与分析
• 3.2.2 二维非线性模拟计算与分析
• 3.3 边界效应对流扩散模拟计算与分析
• 第4章 边界效应的应用实例
• 4.1 污染浓度预测流程
• 4.2 海区的自然状况和潮流特征
• 4.3 潮流控制方程
• 4.4 浓度场数值模拟与分析
• 4.4.1 浓度场数值模拟
• 4.4.2 计算结果分析
• 结论
• 主要结论
• 工作展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历