曹妃甸甸头海域溢油行为数值模拟研究

采用三角型网格系统结合有限体积法,建立河北省曹妃甸海域的潮流数值模型,潮位、潮流数值模拟结果与实测值符合良好,在近岸水动力场模拟结果基础上,耦合基于油粒子模式的海上溢油漂移扩散数值模型,对曹妃甸南部甸头航道交汇区域的船舶相撞溢油事故进行了数值模拟研究。研究中拟合了该区域风场与潮流涨落的不利效应的叠加,对该海域船舶相撞溢油事故各响应时间节点处油膜运动可能产生的最大漂移距离、扫海面积及运动趋势等进行了分析。     

澳门水域水动力条件及水污染状况初探

本文用海域历年有关的水文水质资料,分析了澳门水域的水动力条件和水污染状况,通过对澳门部分污染源的调查,估算了澳门海域污染物入海通量,并对局部水域采用浅水潮波模型进行了潮流和污染扩散的数值模拟。     

基于流量函数的海水交换数值模拟研究

水体交换能力只与水体的流动性有关,目前有关水交换的研究大多是通过指示物质浓度来计算水体交换率以及交换时间,其结果不能准确地体现海水交换能力。本文以一个T形区域为例,提出基于流量函数的一种水体交换计算方法。在三维连续方程沿水深方向积分的基础上得到水深平均的二维浅水方程,求解得到流速、水深等数据;进而对二维浅水方程积分引入流量函数;做出流量函数对应的等值线分布图。等值线分布图中显示模拟区域内一半以上的水体能被交换至域外,计算模型前、后半周期的海水交换率分别为0.6396和0.6465。结果表明:采用基于流量函数的数值模拟方法评价某区域的水体交换能力简单而可行,通过流量函数等值线分布图能够直观的反映出区域水体的水交换能力。     

曹妃甸海域化学需氧量(COD)的季节性分布特征

通过建立曹妃甸海域潮流、污染物输运数学模型,分析了洪枯季曹妃甸海域化学需氧量（COD）的变化规律。结果表明:季节性入海通量决定COD浓度空间分布,海域潮流运动控制COD动态迁移过程。曹妃甸甸头东部海域二泄大庄河口洪枯季均为COD高浓度区,最大浓度可达2.2 mg/L,大清河及二滦河COD浓度枯季明显降低,污染物涨潮向SW运移并向外海扩展,落潮沿NE向河口输运。甸头西侧海域COD浓度分布季节性变化不大,COD浓度主要集中于沙河口以及三友化工排污口附近海域,在NW-SE潮流作用下,COD呈涨潮向河口输运,落潮流向外海扩散的运动规律。     

海域移动源溢油污染事件寻源搜索方法研究

本文建立了基于水动力学模型潮流场模拟、风场数据及其求逆耦合的海域溢油污染事件寻源搜索数学模型。以海域水动力学模型模拟溢油油膜发现时刻前该海域的潮流场,并建立潮流场数据库;收集并建立溢油油膜发现时刻前该海域风场数据库;建立风、流场逆向耦合的溢油寻源搜索数学模型,并通过与研究海域电子海图的幕景叠置,反向递推搜索海域溢油污染事件源。以广西防城港海域溢油污染事件为例,验证方法的有效性:文中建立的溢油寻源搜索方法数学模型,以水动力学模型数值模拟、风场数据及其求逆耦合为基础,保证了方法的可靠性;同时采用保持原油膜包络范围的方式又为海域溢油污染事件进一步的精确定位提供合理的搜索空间。     

海州湾南侧悬浮示踪的数值模拟

基于三维自由网格、自由表面、原始方程、有限体积海岸大洋环流模型(FVCOM),建立了M2分潮强迫的海州湾高分辨率三维模拟系统。模拟计算结果经验证吻合良好,较好地模拟了此海域M2分潮的潮流场时空分布特征,西部水域流速在0.35~0.65 m/s,至东部水深40 m附近水域,流速可达0.8 m/s;模拟了来自南部表层悬浮示踪粒子,在前期26 h内示踪粒子水平输移随着时空变化,此后,示踪粒子在120.092E,34.462N附近水下0.6~2 m处做M2分潮周期的上下运动,垂向运动平均速度量级约710-5 m/s量级。     

海洋工程影响下莱州湾海域水动力环境变化特征

本文利用MIKE21FM数值模拟软件模拟了2000年和2014年莱州湾海域的水动力变化。结果表明由于海洋工程的建设,莱州湾内地形和浅滩发生变化,导致2014年湾内整体潮流流速较2000年减小,流向发生一定偏转;在NE向定常风驱动下对比2000年和2014年模拟海流结果可知变化幅度在1~3 cm/s内,莱州湾整体表层海水运动受岸线变化影响较小;纳潮量减少0.1788 km3,为2000年的3.2%;半水交换时间由27.5 d增加到29 d,工程建设对莱州湾水交换影响相对较小。     

三亚电厂工程影响潮流场数值模拟

运用嵌套方法对拟建三亚电厂工程海域潮流场进行了数值模拟，预测了电厂码头工程对潮流场的影响。模拟结果表明，嵌套方法的应用更精确地模拟了海岸线的几何形状，提高了工程海域潮流场的精度，清晰地再现了流场的微细结构。     

陆域形成对胶州湾及前湾海洋环境的影响预测I．对水动力环境的影响

采用三角形网格的分步杂交方法,建立胶州湾及邻近海域和前湾海域的二维潮流数值模型,模拟了研究海域的潮流场。根据《青岛港前湾港区港口总体规划(2004年)》,预测了前湾港规划的陆域形成项目对海洋环境的影响,计算了项目建成后导致的流速、流向、纳潮量等海洋动力条件的变化。并结合规划项目的建设进度,探讨了项目协同作用对海洋环境的影响。研究成果可为青岛市环境规划与管理、海洋环境保护及经济发展战略的调整提供科学依据。     

陆域形成对胶州湾及前湾海洋环境的影响预测Ⅰ.对水动力环境的影响

采用三角形网格的分步杂交方法,建立胶州湾及邻近海域和前湾海域的二维潮流数值模型,模拟了研究海域的潮流场.根据<青岛港前湾港区港口总体规划(2004年)>,预测了前湾港规划的陆域形成项目对海洋环境的影响,计算了项目建成后导致的流速、流向、纳潮量等海洋动力条件的变化.并结合规划项目的建设进度,探讨了项目协同作用对海洋环境的影响.研究成果可为青岛市环境规划与管理、海洋环境保护及经济发展战略的调整提供科学依据.     

东吾洋关门渔港邻近海域溢油模拟分析

利用MIKE21 HD水动力模块对福建东吾洋附近海域进行潮流数值模拟,通过与实测资料对比,对模型计算的潮位、流速及流向进行验证。验证结果显示,数模结果与实测值吻合较好,该潮流数值模型可以反映当地水动力情况,并作为溢油模块的水动力基础数据。基于欧拉-拉格朗日“油粒子”理论,考虑油膜运动过程中扩散、漂移、风化等过程,建立了东吾洋关门渔港邻近海域二维溢油扩散模型,模拟不同潮时（涨憩、涨急、落憩及落急）发生溢油,考虑不同风况（静风、夏季盛行风及冬季盛行风）,分析不同情况下的溢油油膜漂移路径、漂移路程及扫海面积。结果表明,关门渔港附近溢油漂移扩散主要受潮流和风场影响,其中风场起主导作用。24 h内油膜最大扫海面积及漂移路程均出现在落憩静风时溢油,分别为6.66 km2及17.63 km。除落憩冬季风情况下溢油外,其余各情况溢油均在关门水道附近随潮流来回移动,最终到达东安岛西南侧弥勒湾内。     

人工岛对金梦海湾水体交换的影响

为研究金梦海湾人工岛的不同布局对周围海域水动力及水体交换的影响,基于MIKE软件建立三维和二维潮流模型以及保守物质输运模型,运用欧拉法计算水体滞留时间,从整体和分区二个方面分析人工岛对水体交换的影响机制.结果表明：海螺岛工程起到分流、导流的作用,提升了金梦海湾的水体交换能力,水体交换率提升10.17%;海螺岛和进岛路的联合作用,使金梦海湾形成一个水体交换能力较差的半封闭式水域,水体交换率下降7.73%;在建设人工岛时保留潮汐通道有助于该区域的水体交换,进岛路的去除为汤河口和金梦海湾近岸增加一条潮汐通道,水体交换能力增加17.90%;在弱潮流地区,需考虑余流的作用.金梦海湾区域的余流小,潮流弱,因此保守物质滞留时间长,水体交换缓慢,水体的自净能力低.     

洋河-戴河河口海域COD时空分布特征研究

首先应用MIKE 21软件建立了洋河-戴河河口海岸水域水动力与污染物输运数学模型,然后采用实测潮流和化学需氧量(COD)浓度对数学模型进行了验证,最后模拟分析了河口海岸水域COD的输运过程.结果表明,洋河-戴河近岸海域潮波为驻波;潮流为顺岸往复流,涨潮流方向为NE向SW,落潮流方向为SW向NE.涨、落急时刻,河口至外海水域潮流流速递增.COD输运方向与涨落潮潮流方向一致.涨憩时刻,COD高浓度区向河道推进,其面积最小;落憩时刻,COD高浓度区向外海推进,其面积最大;葡萄岛周围潮流流速低,在潮周期内小于0.14m/s,对COD的稀释作用较弱.     

大洋山围垦工程对邻近海域环境的影响

利用FVCOM三维海洋数值模型,模拟嵊泗大洋山围垦工程建设填海前后的流场及泥沙运动,对该工程附近海域潮流及各层泥沙分布变化进行了探讨。结果显示,围垦实施后,工程位置西侧及东南侧海域涨、落急潮流减弱、泥沙浓度减小,影响范围主要位于离岸0.26 km以内海域,以外海域潮流和泥沙场格局基本不变;工程东南侧缓流区可能会出现轻微淤积,西侧前沿可能存在冲刷。     

滨海电厂温排水影响下的温升平面分布和垂向变化研究——以罗源湾可门电厂为例

本文以罗源湾可门电厂温排水为研究对象,基于现场调查和数值模拟手段,研究了温排水对电厂周边海域水体环境温升的影响,分析了温升的平面分布和垂向变化特征,并绘制了最大温升包络线图。研究结果表明,温升平面分布与电厂海域潮流特征及岸线地形有关。温排水入海后,表层温升水基本上沿与岸线平行方向的电厂上下游海域扩散,沿岸方向扩散距离远大于离岸方向扩散距离。温升最大的区域位于排水口附近,并沿离岸和沿岸方向温升减小,且离岸方向减小更快。在剖面方向上,海水温升影响最大的区域在表层,并沿垂直方向影响区域迅速减小,对水面3 m以下的区域影响很小。潮差对水温的扩散趋势及范围有影响,总体上,潮差越小,温升水的扩散面积越大。     

流域和河口高强度人类活动对崇明岛滩涂资源变化过程的影响

入海河口形成的冲积沙岛滩涂因陆海水沙变异而出现快速冲淤已成为当前河口城市发展关注的焦点。崇明岛为我国最大的入海河口冲积沙岛,其滩涂给上海提供极其重要的空间资源,但因流域和河口高强度人类活动可能导致滩涂出现新的变化状态。据此,通过长达30多年的环岛实测地形资料,基于ArcGIS平台摸清崇明岛滩涂资源变化过程及主控要素。研究结论主要包括：（1）崇明岛各段滩涂冲淤过程复杂多变,冲淤交替频繁;但总体上北部、南部和东滩滩涂面积均为正增长,分别增加170 km²、8 km²和51 km²。（2）促淤圈围工程导致北支泥沙量增多加速河槽萎缩淤积,是北部滩涂增长的主因。（3）新桥水道北移且有所淤浅导致南部滩涂面积淤涨,而东滩快速围垦及岸堤向海推进引起东滩滩涂面积扩大。     

针对核电冷源取水安全的海流特征分析

冷源取水安全是核电安全运行的重要环节,并受到多种外海堵塞物的巨大威胁。为有效指导冷源取水堵塞物的防治工作,本文对取水口周围小区域的实测海流数据进行分析。分析发现,受取水影响,取水口附近海域的海流分别为准定常流特征、非规则潮流特征和潮流特征。准定常流区基本分布在取水湾内,且在取水湾口的西南部100 m范围内有延伸分布。非规则潮流区分布在取水湾口外侧,半径约为50 m的区域。距离取水口300 m外的海域基本为潮流特征,受取水影响较小。同时,外海的余流流向为平行岸线的SW向,而取水湾内的余流受取水影响,指向取水口方向,且流速较大。取水湾口的余流较小,受潮流和取水的共同影响。距离取水口300 m范围内的海域,有指向取水口的余流净输运,是防治堵塞物的重点区域。     

Radarsat observations and forecasting of oil slick trajectory movements

RADARSAT data have a potential role for coastal pollution monitoring. This study presents a new approach to detect and forecast oil slick trajectory movements. The oil slick trajectory movements is based on the tidal current effects and Fay‘s algorithm for oil slick spreading mechanisms. The oil spill trajectory model contains the integration between Doppler frequency shift model and Lagrangian model. Doppler frequency shift model implemented to simulate tidal current pattem from RADARSAT data while the Lagrangian model used to predict oil spill spreading pattern. The classical Fay‘s algorithm was implemented with the two models to simulate the oil spill trajectory movements. The study shows that the slick lengths are effected by tidal current V component with maximum velocity of 1.4 m/s. This indicates that oil slick trajectory path is moved towards the north direction. The oil slick parcels are accumulated along the coastline after 48 h. The analysis indicated that tidal current V components were the dominant forcing for oil slick spreading.     

崎头洋海砂开采对朱家尖沿岸沙滩的影响

采用三角形单元法建立了崎头洋采砂作业区局部平面二维潮流数学模型,潮位、流速、流向和水流运动形态的验证结果与天然海域状况基本一致,在此基础上,对朱家尖东侧沙滩沙子流失现象的成因和机理进行了深入的探讨。研究结果认为:崎头洋采砂工程前后引起的潮流流场变化仅限于工程区本身及其附近区域,对大范围海域的流态没有影响;朱家尖东侧沙滩沙子流失的原因乃是由波浪入射近岸浅水域破碎后掀沙,斜向破波产生沿岸流,潮流和沿岸流共同挟带泥沙输移所致。同时出于保护环境和资源的角度,建议严格控制采砂规模。     

浙江金塘港海域溢油扩散数值模拟研究

本文针对浙江舟山澳洲活牛进境加工项目可能的溢油事故,预测分析溢油油膜的扩散漂移对周边海域的影响。首先采用MIKE21 HD模块建立了舟山海域二维潮位模型,在利用实测水文数据对模型验证的基础上,通过MIKE OS模块模拟溢油油膜的扩展、输移和风化过程,计算了在航道和靠泊平台发生溢油时不同工况下油膜的扩散输移过程。对比分析计算结果表明:油膜的扩散输移与油品泄漏地点、溢油发生时刻、流场特征以及风速风向相关;静风时,油膜运动由涨、落潮流主导,随水流流动扩散输移,24 h最大扫海面积为195.74 km2;夏季主导风向SE向风条件下,向杭州湾开敞水域输移,不受岸线和岛屿的阻挡,扩散范围更广,24 h最大扫海面积为209.71 km2;不利风向NW向风条件下,油膜在金塘岛南侧岸线和周边岛屿沿岸堆积,24 h最大扫海面积为131.99 km2。