本文以南通市尾水排海重大工程为背景,针对尾水排海工程选址于黄海南部辐射沙洲群和吕泗渔场海域,选题并确定排放口海域水动力、污染物输移扩散规律以及污染物对附近海域水生物影响为主要研究内容;应用系统工程的设计思想确定研究技术路线,采用二维和三维水动力、水质模型对排海工程水域的水动力状况及尾水排入该水域后污染物输运扩散规律进行数值模拟;混合区、稀释度场、水生物潜在影响区以及入侵敏感区几率不同角度分析研究尾水对附近海域的环境影响,研究成果具有一定的理论和实际意义。 论文的主要研究成果有: (1)系统设计思想:将污水海洋处置工程从选址到模型研究、从工程到水环境、水生物影响视为一个大系统;由中尺度到小尺度再到精细模型逐步细化的模型研究技术思想;系统地、逐层深入地研究了南通市排海工程海域水动力、污染物输移扩散规律以及对水生物潜在影响。 (2)水动力研究:针对研究海域辐射沙洲特殊复杂的地形条件,首次提出平面无缝对接、垂向平滑处理的地形处理技术;建立了覆盖苏北辐射沙洲和长江口的黄海南部海域的正交曲线网格系统下二维水动力模型,蒿枝港—塘芦港近岸海域矩形网格系统下二维水动力模型以及排放口附近海域平面矩形网格垂直固定坐标系下的三维水动力模型,经实测资料验证模型的可靠性和适用性;首次提出了边界水位提取转移的AEBL46算法和边界流速提取转移的AEBV46算法,并较好的应用于三维模拟计算中。 (3)污染物输移扩散研究:建立了蒿枝港—塘芦港近岸海域二维水质模型及排放口附近海域三维水质模型,揭示排放口近岸海域污染物平面和空间输移扩散规律;对COD降解系数进行四因素四水平的正交试验,为模型参数确定提供参考;模拟计算各排放方案的混合区;提出了分层混合区的概念,并应用三维水质模型计算分层混合区;从有利于环境管理出发,模拟计算保守污染物不同方案的稀释度场,为分析研究其他污染物分布状况及混合区提供途径;应用统计学原理,进行污染物入侵敏感区几率和混合区几率分析,反映污染物对敏感区的影响强度。