兴城市曹庄海域潮滩水动力数值模型的建立

本文以辽宁省兴城市曹庄海域潮滩为例,利用MIKE21建立该潮滩的二维水动力模型,在验证海域稳定深槽的潮位、潮流（流速、流向）基础上,对潮滩淹没过程的瞬时水边线和滩面潮流（流速、流向）进行验证,并分析潮汐特征及强风对潮滩水动力数值模型计算结果的影响。结果表明,该潮滩大、小潮均可实现淹没,每个周日滩面（0.5 m以上）淹没时间的平均值为5.8 h;滩面流场极为复杂,高潮时滩面流速达到最大值,普遍为30~40 cm/s且流向基本平行岸线;6~7强风条件对计算流场有较大的影响,1#、2#测站的计算流速较无风条件下增大43.8%和29.5%。     

FVCOM模型在象山港三维潮流盐度计算中的应用

应用非结构有限体积海岸和海洋模式(FVCOM)建立象山港区域的高分辨率三维潮流盐度数值模型。该模型水平方向采用非结构的三角形网格,使得能够更好地拟合象山港内众多岛屿和复杂曲折的不规则岸线边界,垂向采用σ坐标,考虑了湾口水道地形变化剧烈的特点。模型计算结果与实测结果吻合良好,较好地模拟了象山港内潮流盐度的时空分布特点。     

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。     

汕头港水域潮流运动的三维数值模拟

本文建立了汕头港水域的三维潮流数学模型，并采用交错网格（Ａｒａｋａｗａｃ）的差分方法求解，实际运用表明，该模型计算程序简单，计算结果合理，精度较好，模拟结果能较好地揭示计算区域内的潮流结构特征。     

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。     

钦州湾海域纳潮量和水交换能力的数值模拟研究

利用MIKE21 FM建立了钦州湾海域二维潮流模型,通过验证,结果与实测资料吻合良好,在此模型基础上分别选取企沙镇-乌雷村连线和21.75°N作为钦州湾和茅尾海的湾口断面,计算了钦州湾和茅尾海的纳潮量;在潮流模型的基础上耦合保守物质的对流扩散模型,分别对有无径流条件下钦州湾和茅尾海的水交换能力进行数值模拟研究。结果表明:钦州湾纳潮量最大为17.1×108m3,最小为1.89×108m3,平均9.20×108m3;茅尾海纳潮量最大为5.5×108m3,最小为0.62×108m3,平均2.96×108m3;有径流时钦州湾水体半交换时间为17.5 d,茅尾海半交换时间为9.3 d;无径流时钦州湾水体半交换时间为60.8 d,茅尾海半交换时间为45.4 d。     

宁波-舟山海域环境容量研究I. 三维潮流数值模拟

基于美国普林斯顿大学的河口、陆架和海洋模式（ECOM）,引入干湿网格法变动边界处理技术,将模型应用于宁波-舟山海域,建立此海域的三维潮流模型。计算结果与实测值符合良好,较好的刻画出此海域分潮的潮流场时空分布特点。     

基于MIKE 11模型的引江济淮工程涡河段动态水环境容量研究

为探索分析水体环境容量的动态特性,论文以引江济淮工程涡河段为例,首次提出MIKE 11模型结合稀释流量比m值法计算河流水环境容量。计算结果表明:1)基于MIKE 11模型的m值法计算环境容量来分析河流水体环境容量的动态特性是可行的,它综合了环境管理中的总量控制和质量控制思想。2)通过对参数的合理取值,可建立客观反映模拟河段水动力、水质时空演变规律的模型;MIKE 11模型综合考虑河床糙度、纵向扩散系数、综合衰减系数、地表储水层最大含水量、土壤或根区储水层最大含水量等因素,水深的绝对误差(Re)、确定性系数(R2)和Nash-Suttcliffe系数Ens分别为3.30%、0.990和0.984;流量的Re、R2和Ens分别为9.8%、0.969和0.997;义门大桥断面COD模拟误差为13.7%,氨氮模拟误差为14.7%。3)基于MIKE 11模型的m值法计算谯城区COD的月均环境容量为-220.48 g/s、氨氮的月均环境容量为-10.97 g/s;涡阳县COD的月均环境容量为-17.05 g/s、氨氮的月均环境容量为2.56 g/s;蒙城县COD的月均环境容量为30.58 g/s、氨氮的月均环境容量为4.47 g/s;怀远县COD的月均环境容量为176.59 g/s、氨氮的月均环境容量为10.67 g/s;与传统的一维模型计算值相比,计算精度更高。结论认为,此方法可为MIKE 11模型的应用拓宽新思路,为引江济淮工程中河流水体的动态水环境容量计算提供依据,为污染物在横断面均匀混合的非感潮河流水体的环境容量计算和流域水污染治理提供一种新的技术方法。     

复杂水环境模拟研究与发展趋势

从水质变化过程、水体空间维度和边界条件三个方面简要回顾了水环境模拟的研究与发展进程。介绍了目前国内外广泛应用的综合性水质模型软件：QUAL2E/2K、CE-QUAL-RIV1、MIKE11、CE-QUAL-W2、MIKE21、Delft3D、WASP、EFDC、BASINS、WARMF、SMS的特点和适用范围,重点讨论了EFDC和WASP集成应用于复杂水环境模拟的优势。对复杂水环境模拟的发展趋势进行了展望。     

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.     

基于水动力过程的湿地生态补水优化机制：以北京汉石桥湿地为例

湿地具有涵养水源等重要生态服务功能,但在人类活动与气候变化的多重胁迫下出现萎缩与退化,其中湿地补给水量不足是其主要生态问题之一。随着跨区域、跨流域调水工程的实施运行,生态补水目前已成为湿地修复与水资源配置的关键技术组成。因此,关注多水源补给湿地的补水路径优化,基于湿地补水水动力过程提出了生态补水方式的优化方案。2021年在潮白河流域全线通水的背景下,以北京市仅存的大型芦苇沼泽湿地——汉石桥湿地为案例区,构建了潮白河流域SWAT模型模拟径流变化规律,利用MIKE21模型模拟湿地补水水量-水动力耦合过程,比较了6种湿地补水情景的水动力变化特征。结果表明：汉石桥湿地内部水系连通受阻造成的湿地南部与北部分隔是限制生态补水效率的主要瓶颈,湿地南北区多流路同时补水,以及改造湿地水文连通结构是改善补水水动力条件,提升生态补水效应的优化方案。该研究结论可为湿地的长期管理和生态修复提供参考,有利于首都城市生态水系建设。     

鄱阳湖重金属Cu的运动足迹研究

选取我国典型的通江湖泊--鄱阳湖作为研究区域,采用MIKE21水动力模型耦合粒子追踪模型,模拟在重力型、顶托型、倒灌型3种不同湖流形态下鄱阳湖中重金属Cu的运动足迹.结果显示：（1）1月（重力型）,长江下游处重金属运动速率最快,为2.111km/d,粒子一直沿着由北向南的方向运动至湖区中心的西北方向,之后突然改变运动方向;5月（顶托型）,长江上游处重金属运动速率最大,达到2.901km/d;8月（倒灌型）,与顶托型类似,长江上游处重金属运动速率最快,为3.287km/d.（2）从各支流重金属整体的运动情况来看,鄱阳湖水位受到五河来水及长江倒灌的影响,各点源重金属在湖区的运动足迹受顶托型和倒灌型湖流形态作用的影响较大,长江上、下游处重金属在不同湖流的影响下流速均较大,受湖流形态影响最小的是抚河的2个支流,粒子运动速率表现为：倒灌型 > 顶托型 > 重力型.     

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。     

基于MIKE11模型的南淝河及其支流内分泌干扰风险评价与调控

为寻求评价和调控城市河流内分泌干扰风险的有效方法,以城市河流典型代表―南淝河及其支流水系为例,运用MIKE11水动力学和对流扩散模块构建南淝河流域城市河流雌激素迁移转化模型.同时,利用该模型对南淝河水系雌激素类物质引起的内分泌干扰风险进行评价,并基于未来可达水污染控制目标提出风险控制措施.结果表明,在最优雌激素排放率情景下,约50%以上的河段具有潜在内分泌干扰风险;仅在最高排放率情景下,丰、平、枯水期分别有19%、53%和67%河段存在高风险,高风险河段集中在南淝河城区段及其支流二十埠河、板桥河和店埠河.3种削减内分泌干扰风险远近期可达情境方案分析表明:仅依靠单一的点源截污控制方案,即使在最优排放率情景下仍有近50%的河段具有潜在风险水平;通过点源截污和70%的面源排污控制相结合的调控措施,在最优排放率情景下能使所有河段处于无风险水平;在将点源和面源排污完全截留控制的远期目标下,可以基本实现预期情景下90%以上河段处于无内分泌干扰风险水平.     

基于MIKE 21数值模拟实际砾石滤床通流特性:以汉中市某河道生态修复项目为例

为探究实际砾石滤床应用于河道水修复的效果,以陕西省汉中市某河道为研究对象,采用MIKE 21软件构建了河道的水动力模型。通过模拟在设计流量下主河道与砾石滤床的流动状况,获得河道的流速及水位分布,进而计算获得砾石滤床的通流特性。结果表明:根据流量的分配关系,得到进入砾石滤床的水量仅占河道设计水量的（1.00±0.25）%,因此,砾石滤床在实际河道水体修复中发挥的作用有限。研究认为,实际河道修建的砾石滤床是具有旁路系统的复杂滤床系统,因而在设计中应综合考虑水力停留时间、滤床的通流次数及河道的通流能力,这一结论对研究类似体系具有一定借鉴意义。     

大辽河感潮河段水体交换的数值研究

基于FVCOM建立大辽河感潮河段的水动力-扩散数值模型,采用保守物质输运扩散法研究大辽河感潮河段在潮和径流作用下的水体交换特征。结果表明:径流是影响大辽河感潮河段水交换的主要因素,径流为114 m3/s条件下,半交换时间为226 h,587 h后达到90%的交换状态,且径流加倍,对应交换时间近似线性递减;子区域水交换差异由潮和径流的相互作用决定,径流越大,靠向上游河段水体交换得越快,径流减小时近河口区段水体交换变快,而中游河段交换变慢。     

地表水水质模型综合评价技术体系研究

水环境数学模型开发及应用的不规范会严重影响水环境管理决策的有效性和科学性.为了更好地发挥模型的职能,减少因采用的模型差异而造成差别管理等不公平因素,应当建立科学的模型筛选制度和评价体系.基于模型开发及应用的生命周期全过程,在文献调研和专家咨询基础上,提出了包含目标层、准则层和指标层的地表水水质模型综合评价指标和评价方法,其中指标层包括通用性、可靠性、友好性、先进性和易用性5个准则的29个指标.采用层次分析法和专家打分法确定指标值及指标权重,并以国内外常用的水质模型,即HEC-RAS、MIKE11、CE-QUAL-W2、WASP、EFDC和Delft3D模型为例,进行了水质模型的综合评价.案例应用的模型评价得分高低的排序依次为Delft3D、EFDC、CE-QUAL-W2、MIKE11、WASP和HEC-RAS模型,结果表明建立的水质模型综合评价技术体系科学、可靠、易用,可为我国水环境数学模型的规范化建设提供重要参考.