复杂水动力条件下水体-泥沙-污染物的动态耦合环境效应

河口地区水动力影响因素复杂，泥沙沉积、再悬浮频繁，泥沙的环境效应明显。将水体、泥沙、污染物质作为水环境系统的一个整体来研究，可深入全面地了解和掌握污染物质在水体和作为载体或边界的泥沙中的迁移转化规律。本项目旨在通过理论分析、数值模拟、实验研究和现场试验与监测等，综合研究污染物质（如营养盐、重金属等）在上覆水体、多孔介质沉积底泥和悬浮泥沙之间的扩散迁移及分配关系。探索建立相应的动态耦合扩散迁移模型，深入分析河口水域上覆水体的水动力因素对近底扩散边界层和底泥渗透边界层流动特征的影响；分析不同粒径大小、颗粒级配和浓度分布的悬浮泥沙对污染物吸附和解吸的影响；以及营养盐、重金属在上覆水体和河床多孔介质沉积底泥中的时空分布和界面扩散迁移特征，为河口地区水体富营养化和重金属污染等的控制和治理提供科学依据，同时也为发展相关的水体-泥沙-污染物的动态耦合流动和污染物扩散迁移数学模型提供理论基础。

本项目将水体、泥沙、污染物质作为河口地区水环境系统的一个整体，通过理论分析、数值模拟、实验研究和现场试验与监测等，综合研究污染物质在上覆水体、多孔介质沉积底泥和悬浮泥沙之间的扩散迁移及分配关系。本项目认真按照项目计划任务书研究计划执行，按期圆满完成项目计划任务书既定的研究内容：（1）“泥沙对污染物的吸附解吸特性实验研究”专题方面，通过实验测量和机理分析，得到不同物理特性泥沙的吸附等温式及其影响因素、泥沙表面微观形貌对污染物吸附解吸特性的影响、不同粒径泥沙的吸附动力学特性和多孔介质底泥层的污染物解吸释放特性；（2）“泥-水界面污染物扩散迁移机理实验研究”专题方面，通过水槽实验和机理分析，得到动态水流条件下污染底泥的扩散释放机制、底泥物理性质对磷静态释放通量的影响、污染底泥起动再悬浮释放机理、水体悬浮泥沙输移和污染物分布的动力学过程、非恒定水流作用下泥-水界面污染物扩散释放特性及其水动力影响机理；（3）“污染物在沉积底泥中及界面区域扩散迁移的数学模型及数值模拟”专题方面，通过理论建模和数值模拟，得到多孔介质底泥中的污染物微粒迁移机理及其影响因素，构建多功能波流数值水槽以及污染物在沉积底泥和上覆水体界面区域扩散迁移的动态耦合模型；（4）“底泥对污染物积聚及释放的环境机理分析和现场观测试验”专题方面，通过环境机理实验和现场观测，得到长江河口青草沙水库水体磷的形态分布和变化规律以及底泥对磷营养盐积聚及释放的环境影响、淀山湖底泥对磷营养盐积聚及释放的影响机理，并将所得研究结果应用于河口地区浅水湖泊和水库等水环境系统的规划设计和调度管理。