海洋輸運過程ppt課件-資料下載頁
2025-04-29 02:55本頁面
【正文】 167。 135 物質(zhì)輸運對環(huán)境的影響 ? 海洋輸運過程與海洋環(huán)境有密切關(guān)系。海洋中有各種各樣的污染物質(zhì)，主要包括：可溶性污染物以化學需氧量 (COD)或生化需氧量 (BOD)，重金屬的污染物，輕質(zhì)污染物（如溢油等）。 ? 海洋環(huán)境對污染物質(zhì)有最大容忍度稱為環(huán)境容量。環(huán)境容量定義為：在充分利用海洋的自凈能力和不造成污染損害的前提下，某一特定海域所能容納的污染物質(zhì)的最大負荷量。環(huán)境容量愈大，可接納的污染物就愈多。污染物質(zhì)的濃度超過環(huán)境容量的限制就形成海洋污染。環(huán)境容量的大小由海域的自凈能力確定。 ? 決定海洋自凈能力的有兩個主要因素，一個是海域流動對污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)移能力，一個是生物過程對污染物質(zhì)的降解能力。 ? 流動對污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)移能力主要由輸運過程來實現(xiàn)。一個有較強凈輸出能力的海域?qū)盐廴疚镔|(zhì)很快輸送到海域之外，形成比較大的環(huán)境容量。然而，一個區(qū)域較強的凈輸出能力對相鄰的區(qū)域就形成了較強的凈輸入能力，如果這個區(qū)域沒有能力將這些輸入的污染物質(zhì)有效地排放出去，在該海域?qū)⑿纬晌廴炯訌姷木置?，使其環(huán)境容量減小。 ? 因此，輸運過程只是將污染物質(zhì)轉(zhuǎn)移到其他地方，并不能減少海水中污染物質(zhì)的量。比較特殊的是，動力沉積過程本身就包含污染物質(zhì)的沉積，導致一部分污染物質(zhì)脫離海水，在海底沉淀下來，減少了海水中污染物質(zhì)的含量。但是，這種沉積也是污染物質(zhì)轉(zhuǎn)移的一種方式，暫時地減少了海水中的污染物，一旦遇到強風攪拌，沉積的污染物質(zhì)會發(fā)生再懸浮，成為海域的重要污染源。而且，沉積到海底的污染物是潛在的危險，發(fā)生特殊情況時，污染物質(zhì)還有可能再次釋放到海洋中。真正能減少污染物質(zhì)總量的是生物降解過程，可以將一些污染物還原成沒有毒性的化學元素或化合物。 167。 136 物質(zhì)輸運的若干問題 ? 輸運與平流的關(guān)系 ? 輸運與擴散的關(guān)系 ? 輸運與分散的關(guān)系 ? 歐拉輸運與拉格朗日輸運 輸運與平流的關(guān)系 對于融解物質(zhì)的輸運是以流動為基本載體的，以體積通量或質(zhì)量通量為參量。在海洋動力學方程組和各種守恒方程中，都存在非線性項，稱為平流項。由于平流項首先與流動本身有關(guān)，是受流動影響的項。同時，平流項又包含物質(zhì)的梯度，如動量分量梯度、溫度梯度、物質(zhì)梯度等。平流項表達的是平流對廣義濃度變化的貢獻。例如：平流將溫度不同的水體輸運到某點，導致該點溫度的變化。 然而，如果物質(zhì)是均勻的，即沒有濃度的梯度，則平流項為零，意味著平流項對物質(zhì)濃度的變化沒有貢獻。可是在這種情況下，物質(zhì)輸運仍然是存在的。因此，物質(zhì)輸運表達的是輸運量或輸運率，是平流的物理基礎，而平流表達的是輸運對濃度變化的影響。 平流項是非線性項，是流動與濃度梯度的相互作用，對于動量情形，造成了不均勻動量的遷移；對于溫度的情形，造成了不均勻熱量的遷移；對于物質(zhì)的情形，造成了不均勻物質(zhì)的遷移。流動帶動不均勻的物質(zhì)移動，改變了不均勻物質(zhì)的分布。 輸運與擴散的關(guān)系 輸運與擴散的不同在于：輸運只將物質(zhì)輸運到其他海域，而不改變物質(zhì)內(nèi)部的分布。而擴散改變物質(zhì)內(nèi)部的相對分布，不論這種物質(zhì)漂流到什么地方。 同理，平流與擴散的不同是，平流只將物質(zhì)的空間不均勻性帶到其他地方，而不改變物質(zhì)的空間不均勻性；而擴散是削弱物質(zhì)的空間不均勻性。 在有些時候，有人將擴散過程也看做是一種輸運過程，認為擴散過程也形成了物質(zhì)事實上的輸運。由于物理機理的差異，將輸運與擴散區(qū)分開來有利于對兩個不同過程的理解。 輸運與分散的關(guān)系 在環(huán)境研究中，用擴散過程的實際參數(shù)不足以描述物質(zhì)的擴散速度，實際物質(zhì)擴展到更大的空間主要是由于輸運，而不是擴散。輸運過程將物質(zhì)輸送到更遠的地方，而擴散將其融于周邊環(huán)境，形成了物質(zhì)在更大范圍的擴展，也就是說，輸運和擴散同時發(fā)揮作用。為適應實際情況用分散系數(shù)表達實際的輸運過程與擴散過程的聯(lián)合作用。 歐拉輸運與拉格朗日輸運 當我們計算或觀測獲得了歐拉流場之后，用來直接計算的輸運都是歐拉輸運。在潮流比較強的海域，由于存在斯托克斯漂流，漂浮在海面上或融解于上層海水中的物質(zhì)往往不是歐拉輸運，而是拉格朗日輸運。在這種情況下，我們在本章的公式中的法向流速全部改為拉格朗日法向流速就可以滿足計算拉格朗日輸運的目的。 第 13章內(nèi)容 167。 131 融解物質(zhì)輸運 167。 132 淡水輸運 167。 133 動力沉積 167。 134 中尺度渦輸運 167。 135 物質(zhì)輸運對環(huán)境的影響 167。 136 物質(zhì)輸運的若干問題 思考題 1. 物質(zhì)輸運用什么物理量來表達？ 2. 淡水輸運如何計算？ 3. 濃度為 C的物質(zhì)通量如何計算？ 4. 海洋動力沉積有幾種物質(zhì)輸送功能？ 5. 中尺度渦的輸運特點是什么？ 6. 什么是歐拉輸運，什么是拉格朗日輸運？ 7. 輸運、擴散、分散、平流之間是什么關(guān)系？
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