【正文】 排海工程就是將海水經(jīng)過淡化處理的濃海水通過海洋放流管輸送到離海岸一定距離、一定深度的強(qiáng)流區(qū)域，由海洋放流管尾部的擴(kuò)散器排放，即充分利用海洋的擴(kuò)散、降解和自凈能力，達(dá)到濃海水處理的目的。海水經(jīng)淡化之后，產(chǎn)生濃鹽水尾液，如果它不加處理，直接排放，勢必對環(huán)境造成嚴(yán)重影響。這樣，既解決了環(huán)保問題，又使處理濃海水尾液成本得以降低。通過對近些年排海工程理論模型的了解，再對海洋水動力學(xué)進(jìn)行研究，提出一些模擬方法。在六橫島臺門海水淡化工程中，采用T型走向擴(kuò)散器，通過數(shù)值模擬，對軸線流速、濃度及稀釋度的沿程變化進(jìn)行比較，得出結(jié)論。d disposal technology,the emissions sea diffuser designYu bangwei(Institute of petrochemical technology, Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316004)[Abstract] Concentrated seawater discharging project is that seawater through desalinaton by marine discharging pipe deliver to thet coast which is distance from a certain depth of the high current region, discharge by the diffuser of sea discharging pipe rear, or take by the full advantage of the ocean spread, degradation and selfpurification ability, so as to achieve the purpose of concentrated seawater. After the water desalinated,then produced the concentrated seawater, if it is not addressed, discharges directly, is bound to have serious impact on the environment. Concentrated sea water discharges by using the diffuser, the use of well characteristics of natural waters, waters dissolve their selfpurification ability to dilute the concentration of water diffusion in time to achieve purpose of purification. In this way, not only to solve the environmental problem, but also to deal with the cost of concentrated sea water the perspective of a serious shortage of water resources in China, explaining the importance of desalination, and then leads the generated after the end of solution of concentrated sea water. Through the recent discharge engineering of the theoretical model to understand, and to study the dynamics of ocean water, we give out some simulation. From the structure, requirements, design principles, processes, and the main factors and many other considerations, this article focuses on how to design the diffuser, and describes two methods of hydraulic design of the diffuserorifice the flow coefficient and the dynamic pressure head method. The desalination projects of island of Taimen Liuheng, through numerical simulation with T diffuser, pared with the axis velocity, concentration and dilution,then make the conclusions.[Key words] diffuser；thick liquid water；the flow coefficient method of the orifice；dynamic pressure head method；T toward of the diffuser1前言 背景淡水資源短缺是全球目前面臨的主要社會問題之一，解決淡水短缺問題除了傳統(tǒng)的節(jié)約用水、廢水利用、遠(yuǎn)途調(diào)水等方法外，利用現(xiàn)代技術(shù)大規(guī)模開辟新的水源則首推海水淡化技術(shù)。沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口稠密，淡水供需矛盾更加突出。我國海水淡化技術(shù)的研究起步較早，1967～1969年全國組織海水淡化會戰(zhàn)，同時開展電滲析（ED）、反滲透（RO）和蒸餾多種海水淡化方法的研究。經(jīng)過近40年的研發(fā)和示范，我國海水淡化技術(shù)已日趨成熟，為大規(guī)模應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。目前已建成運(yùn)行的海水淡化水產(chǎn)量約為12萬m3/d，在建和待建的工程規(guī)模為38萬m3/d。 濃海水處理方法世界上常用的濃海水處理方法可分為兩大類。其中，直接排放投資少、效益高，但其處理不當(dāng)會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，故一般采用擴(kuò)散器來加速濃海水的稀釋，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的作用。排海工程的規(guī)劃、設(shè)計、施工、運(yùn)行，在國外已有幾十年的歷史。至上個世紀(jì)20年代，排海工程開始在放流管的末端增加了一段帶有多孔的擴(kuò)散器，而且也逐步開始了排海前的預(yù)處理。利用多孔擴(kuò)散器將污水分散排放更有利于污水與海水的混合，它通過其噴嘴將濃海水射入環(huán)境水體，是一種用來增強(qiáng)污水與環(huán)境水體摻混稀釋能力的工程措施。這樣既充分利用納濃海水體的環(huán)境容量和自凈能力，顯著減少濃海水處理費用，又保證環(huán)境目標(biāo)的實現(xiàn)[6]。2 海水淡化的尾液影響海水淡化可為內(nèi)陸地區(qū)節(jié)省更多可以利用的淡水資源，這對于長遠(yuǎn)解決我國水資源短缺問題具有戰(zhàn)略意義。海水淡化廠排放的濃海水及其所含的污染物(重金屬、化學(xué)添加劑等)以及物理性質(zhì)（如溫度、密度)的變化，如未經(jīng)適當(dāng)?shù)奶幚矶苯优欧湃牒＃瑢Ｑ笊鷳B(tài)環(huán)境造成相當(dāng)?shù)臎_擊。若這些濃海水排放方式不當(dāng)，將導(dǎo)致排放海域鹽度的升高。鹽度的升高會改變海洋生物本身體液與其生活環(huán)境海水中滲透壓的平衡，從而降低海洋生物的繁殖力(主要是幼蟲和幼仔)，甚至使其滅絕。有些海洋生物被稱為狹鹽性，因為它們僅能在一個狹窄的鹽度變化范圍內(nèi)保持其體液與周圍環(huán)境間滲透壓的平衡。有些海洋生物雖然在鹽度增高至某一程度時仍能生存，但其細(xì)胞的增殖能力卻已大為減低。 海水淡化廠污染物排放海水淡化廠排放水中污染物來源主要有兩類：一類是化學(xué)添加劑，如生物殺滅劑(通常為氯氣或次氯酸鈉)、抑垢劑(通常為聚磷酸鹽)、防沫劑、防蝕劑、酸洗劑等；另一類是由管路腐蝕產(chǎn)生的毒性重金屬，如Cu、Ni、Mo、Cr、Zn等。以生物殺滅劑——氯氣為例，多級閃急蒸餾法排放水中游離氯含量一般在(~ )106，若按淡水/排水(含冷卻水)比1∶9來估算，一個10萬m3/d的淡化廠排放游離氯量為180~450kg/d。首先，游離氯是一種高效的生物殺滅劑(這也是作為海水淡化生物殺滅劑的原因)；其次，游離氯與海水中的有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生若干有致癌作用或毒害作用的鹵化物。另外，在濃海水中濃度最大的重金屬是銅，其含量比自然海水高1~2個數(shù)量級[8]。排放水密度的增大主要影響接受水體的物理性質(zhì)，由于濃海水的密度大于自然海水，其入海后易于沉降在水底，阻礙了海水的垂直混合，并在排水口附近形成高鹽沙漠。大部分的海洋生物都是在一定的溫度范圍內(nèi)生長和繁殖，溫度的改變會影響海洋生物的生理機(jī)能，并影響其產(chǎn)卵、生長及幼蟲孵化能力。3 模型理論 近區(qū)模型研究現(xiàn)狀國內(nèi)外對城市污水海洋處置工程近區(qū)的稀釋擴(kuò)散規(guī)律的研究已有較長的歷史，與污染近區(qū)有關(guān)的射流理論也由規(guī)則邊界中靜止環(huán)境內(nèi)的平面與單孔射流向復(fù)雜流動中的復(fù)雜射流發(fā)展，如橫流、分層流、淺水域射流，潮汐流中的多孔射流、表面射流、旋動射流等。根據(jù)射流的形成可將射流分為三種：噴口處初始動量對流動起支配作用的射流為純射流或動量射流，由于噴口處流體與環(huán)境流體的密度差產(chǎn)生的浮力作用形成的射流為羽流和卷流，而浮射流則是即受動量作用又受浮力作用，同時具有射流和羽流特性的一種射流。目前，射流理論被廣泛的應(yīng)用在水利、航空航天、環(huán)保、冶金、化工、交通、礦山等多個領(lǐng)域。從上世紀(jì)20年代開始研究無限空間同類流體中等密度自由紊動射流理論以來，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量有關(guān)浮射流的研究工作，使浮射流理論有了較大的發(fā)展。對于變密度、非等溫和挾帶有污染物質(zhì)的射流還要確定密度分布、溫度分布、和挾帶物濃度分布。 物理模型物理模型即根據(jù)水力相似性原理，采用將原型縮小到一定比尺后進(jìn)行污染物排放物理實驗，通過實測數(shù)據(jù)分析污水經(jīng)排放口出流后浮射流的行為特征，從而得到描述其運(yùn)動規(guī)律的經(jīng)驗半經(jīng)驗公式。在浮射流初始研究階段，量綱分析方法在分析整理試驗資料和數(shù)據(jù)上發(fā)揮了巨大的作用，獲得了有關(guān)浮射流的許多基本特征和基本參數(shù)，為人們認(rèn)識和研究浮射流現(xiàn)象提供了強(qiáng)有力的手段，即使在當(dāng)今的江河湖海尾水排放的物理模型實驗中，該方法仍不失為有效的手段。他們還對各流速沿軸線的衰減規(guī)律進(jìn)行了研究，并在采用量綱分析方法對實驗數(shù)據(jù)整理分析的基礎(chǔ)上進(jìn)一步證實了時均速度和濃度斷面符合高斯分布形式。采用該方法，韋鶴平（1989）分別對上海星火工業(yè)園區(qū)污水排海工程排放口模型進(jìn)行了實驗研究，得出了適用于該工程的排放口參數(shù)[9]；徐高田（1997）結(jié)合上海河流污水治理二期工程白龍崗排放口水利模型試驗，采用量綱分析法對近區(qū)初始稀釋度的變化規(guī)律進(jìn)行了研究，得出了描述該排放口條件下初始稀釋度變化規(guī)律的經(jīng)驗公式；嚴(yán)忠民、蔣傳豐等人（1991）還依據(jù)無量綱分析結(jié)果，對污水排放管的物理模型試驗準(zhǔn)則和實驗方法進(jìn)行了有益的探索。1）積分模型數(shù)學(xué)模型中最經(jīng)典的是射流積分模型，它始于20世紀(jì)60年代后期，70年代有較快的發(fā)展，提出的模型有20多種。其次必須對射流的厚度作線性擴(kuò)展假定或?qū)Ω∩淞鲝膫?cè)邊卷吸流體的流量作出一個卷吸假定，常用卷吸系數(shù)又可近似是常量。射流積分模型是上述假定的基礎(chǔ)上，根據(jù)質(zhì)量、動量和物質(zhì)守恒的原理，對與射流軸線垂直的橫斷面積分獲得的。Morton，Taylor和Turner（1973）提出了半無限水域、水體靜止且密度均勻的理想環(huán)境中單孔或長孔射流研究的積分模型，List和Imberger以及Lee等應(yīng)用該方法對不同環(huán)境水體特性條件下的浮射流運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行了研究，取得了大量成果，豐富了積分模型理論。槐文心和李煒（1993）應(yīng)用此方法研究了浮射流卷吸模式本身的特性。從文獻(xiàn)可以看出，有關(guān)排污射流的研究其環(huán)境流體為恒定橫流的較多，并取得了豐富的成果，但實際上多數(shù)排污工程的受納域是受潮汐作用強(qiáng)烈的河流和近海水域，因此對非恒定橫流作用下射流性質(zhì)的研究更具有實際意義，但就目前的科學(xué)研究的狀況來說，認(rèn)識和描述脈動量及非恒定問題存在很大的困難，對潮流中的排放問題的實驗研究也較少，因此也只能在恒定橫流研究的基礎(chǔ)上近似模擬非恒定橫流中污染物排放的射流問題。紊流模型較上述積分法的應(yīng)用范圍要廣，并可以考慮復(fù)雜的流動，考慮潮流的動態(tài)變化對濃度場的影響，但是紊流模型相對比較復(fù)雜，其發(fā)展尚不成熟。還有很多學(xué)者對紊流模型進(jìn)行了改進(jìn)：Rodi首先采用了代數(shù)應(yīng)力