,排放到海中的污水浮在海洋表层向外扩展,它的稀释是海水通过它的底面逐渐混入到污水中进行的。随着离排污口距离的增加,稀释倍数也逐渐增加。污水层的厚度在排放口附近较深,然后逐渐减小。向外扩展到一定程度,即污水的密度达到一定界限值即形成扩展前沿——锋面,这时污水的稀释倍数达到60~100倍。锋面外侧的海水明显向污水层下方潜入,形成清晰的界面,即所谓锋面,这样的界面在污水层的底部也清晰可见。锋面受到风和潮的作用,其形状和出现的地点会不断变化,有时会变得模糊不清。
图6-2 污水在海面上的扩展
污水层的厚度通常为1~2 m,污水从排出口到达它的前沿需1~2 h。根据大量的实测资料,扩散域的面积与排放量之间有如下经验关系:
lgA=1.226 lgQ+0.0855
式中:
A——若是淡水的情况,则表示稀释60~100倍时的扩展范围,m2;
若是温排水的情况,则表示形成1~2 ℃温差的限界面积,m2;
Q——排放量,m3/d。
温排水在海里的对流扩散规律与COD等一般污染物类似,但也有不同点,温排水温度比海水高,热水总是会浮到冷水上面,如果浅海中潮流混合比较强烈,温排水入海后不久就和水体垂直混合均匀,如果垂直混合不是很强烈时,则温排水只影响到水的表层,这时需要用复杂的三维模型来描述,根据美国和法国科学家对温排水预测的研究结果,温排水只影响到浅表层2~4 m,用修正后二维模型预测温排水的影响分布,同样可得到合理的结果。
温排水携带的热量除了被潮流带走一部分,另一部分通过与大气的热交换释放到大气中。这个热交换的强度由R(表面综合散热系数)表示,一般与水温、水面风速等有关。
溢油在海面上的变化是极其复杂的。其中有物理过程、化学过程和生物过程等,同时与当地海区气象条件、海水运动有着直接的关系。溢油动力学过程一般划分为扩展过程和漂移过程。
扩展过程:对实际溢油事件的观测发现,在溢油的最初数十小时内,扩展过程占支配地位,这种支配地位随时间而逐渐变弱。扩展过程主要受惯性力、重力、黏性力和表面张力控制,扩展过程可分为三个阶段:惯性-重力阶段;重力-黏性阶段;黏性-表面张力阶段。扩展过程的一个明显特征是它的各向异性,如在主风向上,油膜被拉长,在油膜的迎风面上形成堆积等。
漂移过程:漂移过程是油膜在外界动力场(如风应力、油水界面切应力等)驱动下的整体运动,其运动速度由三部分组成,即潮流、风海流、风浪余流,前两者不会因油膜存在而发生大的变化。