胶州湾污染物COD的三维扩散与输运研究

笔者较系统地对环胶州湾工业污染源、生活污染源和海水养殖污染源进行收集和分析,给出影响胶州湾海域环境的主要污染源强的大小及分布;在三维潮流模拟的基础上,建立了一个三维保守污染物COD输运的对流扩散数值模型;模拟所得的COD污染物分布结果与胶州湾的实际监测资料符合良好。      

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.     

填海造地对胶州湾水动力环境影响的数值研究

以胶州湾为全不杂交方法建立了胶州湾变边界潮流数值模型，并对其进行了模拟计算，重现了该海域的潮流分布规律，另外，根据几个填海方案，分别进行了预测计算，从而得以了各方案实施时对潮流、一、流通量等水动力因素带来的影响，结果表明，填海面积越大，影响也越大，截流填海比顺流填在，强流区填海比弱流区填海影响大。     

胶州湾物质输运模型研究

为了更好地了解胶州湾的水动力特征,应用美国普林斯顿海洋模型研究了胶州湾的潮流特征。计算结果表明,胶州湾的潮流以往复流为特征,涨、落潮最大流均发生在胶州湾口,流速分别为73cm·s^-1和79cm·s^-1左右,潮波系统具有明显的驻波性质。在对胶州湾三维潮流模拟的基础上,建立了一个三维水质模型,并对环胶州湾主要河口陆源所输入的N、P污染物的浓度分布进行了模拟。通过与实测的调查结果进行对比,验证了模式计算的合理性。     

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。     

胶州湾COD、N、P污染物浓度数值模拟

在已建潮流模型的基础上，建立了胶州湾三维变边界污染物平流-扩散模型，模拟了胶州湾COD、N、P污染物现状浓度分布。结果表明，胶州湾主要污染因子为N，海湾东北部污染较为严重，东岸形成一条狭长的带状污染区，模拟结果与实测资料符合良好。本文统计了COD、N、P超标面积，N超一类水域面积为253km^2，占整个胶州湾面积的64％，COD和P大部分水域满足一类海水水质标准。模拟结果可为胶州湾水质管理、入海污染物总量控制提供依据。     

基于拉格朗日方法的胶州湾物质输运特征研究

利用非结构网格有限体积海洋模型（FVCOM）,分析了胶州湾的拉格朗日余流、有限时间Lyapunov指数场（FTLEs）和拉格朗日相干结构（LCSs）的关系。结果表明:胶州湾西部的主要涡旋呈逆时针方向,中部从北向南分布着顺时针、逆时针、顺时针三个涡旋,东岸存在多个逆时针涡旋,大沽河河口、李村河河口和洋河河口存在小的余流涡。与余流结构相对应,在胶州湾内存在南北方向的拉格朗日相干结构的"脊","脊"与余流涡旋边界基本重合,是物质输运的通道,并对两侧物质输运起阻隔作用。本文从拉格朗日角度研究了胶州湾污染物输运特征,研究结果可解释污染物浓度局部高值现象,为胶州湾排污口的优化和海洋环境管理提供参考依据。     

深圳湾游艇项目悬浮物影响预测与分析

针对深圳湾游艇项目填海和港池清淤产生泥沙上浮可能对附近水域造成的环境影响，对填海和清淤形成的悬移质泥沙源强进行了分析计算。在根据作者研制的垂直平均二维潮流边界通用模型进行了潮流模拟的基础上，采用二维悬移质泥沙迁移模，对填海和清淤过程中伴随潮流涨落的泥沙增量分布进行了模拟预测。     

胶州湾围填海生态损害评估——支付卡和单边界二分法的比较

基于意愿调查法,同时使用支付卡式和单边界二分法式诱导技术,调查人们对于胶州湾围填海生态环境损害进行恢复的支付意愿,推断围填海的年生态损害值及单位围填海的生态成本。结果表明,使用单边界二分法时,人们平均每年愿意为围填海生态损害进行恢复支付591.29元,胶州湾围填海生态损害总价值为19.76亿元/a,单位围填海的生态成本为10.2元/(m2·a);使用支付卡式时,平均每年愿意支付247.53元,胶州湾围填海生态损害总价值为8.22亿元/a,单位围填海的生态成本为4.25元/(m2·a);采用两种方式所得结果作为生态损失值区间,可以提高评估结果的准确性。该研究结论可为围填海工程的成本效益分析以及生态补偿提供参考。     

象山港潮余流结构及水体半交换时间数值研究

基于三维FVCOM模型研究了象山港的潮流场特征,同时耦合Lagrange粒子追踪法及保守污染物输运模型,研究了湾内余环流结构、粒子长期迁移轨迹和湾内水交换特征等。结果表明:象山港海域为非正规的半日浅海潮,其中M2为其主要分潮;潮致余环流的特征明显,湾外分为两支,一支自牛鼻山水道东岸流入,绕六横岛经佛渡水道南部流出;第二支由佛渡水道进入湾内,并在口门内偏转再经牛鼻山水道西侧流出,其部分水体在牛鼻山水道中部与第一支汇合;西沪港以西峡湾内的余流基本指向湾口,西沪港内余流则指向口门;考虑湾内水体与湾外整体交换时,西沪港的污染物半交换时间在90 d左右,黄墩港和铁港内半交换时间在180 d左右,两支余流作用范围内的湾口半交换时间在20 d以内。     

基于水质模型的海湾填海岸线选择

在应用水动力学模型预测海湾余流分布的前提下，讨论了深圳湾北岩填海后污染物迁移规律的一些变化，并采用水质模型分析了海湾的水质变化。根据浓度场的迭加原理，计算了各种岩线方案下海湾可利用的环境容量。通过对不同环境要求的各种岩线方案之比较，给出了协调诸要求的相对较优岸线。     

胶州湾与大亚湾不同类型湿地对无机氮、磷的净化评估

为分析不同类型湿地对无机氮、磷（DIN和DIP）的净化能力,本文以胶州湾与大亚湾两个典型海湾为例,利用海水-地下水交互速率定量计算海湾湿地的净化能力。结果表明:胶州湾存有沙滩、泥滩、河口潮间带和潮沼4种典型湿地类型,不同类型湿地对DIN的净化能力排序为泥滩＞沙滩＞河口潮间带＞潮沼,对DIP的净化能力排序为沙滩＞泥滩＞河口潮间带＞潮沼,对DIN和DIP的净化能力分别为2.11×105～4.23×105 mol/d和4.29×102～8.22×102 mol/d,估算出由于填海造陆等人类活动导致脱氮量减少3.1～5.4 t/d。大亚湾主要有红树林泥滩、沙滩和泥沙滩3种湿地类型,不同类型湿地对DIN的净化能力排序为红树林泥滩＞沙滩＞泥沙滩,对DIN的净化能力为4.22×107 mol/d,并估算出由于大亚湾红树林泥滩和沙滩湿地面积的减少导致其脱氮量分别减少了1.33×102 t/d和0.81 t/d。     

围垦对东海农场沉积物无机氮分布的影响

选择了上海滨岸东海农场剖面作为研究对象 ,通过对其表层沉积物及柱状沉积物的取样和化学分析 ,结果表明 :表层沉积物中无机氮以NH4 N为主 ,11月份NH4 N和NO3 N含量显著增加 ,大大超过 8月和 2月 ;围垦前与围垦后 (过程中 )的无机氮具有一致的分布序列 :NH4 N >NO3 N >>NO2 N ,并且围垦后 (过程中 )无机氮含量有增加的趋势 ;不同地貌单元沉积物中无机氮的含量发生变化 ,由围垦前的高潮滩 >中潮滩 >低潮滩变为围垦后 (过程中 )的低潮滩 >高潮滩 >中潮滩 ;围垦后 (过程中 )柱状沉积物中NH4 N和NO3 N含量垂直变化趋势由随沉积物深度而增加变为随沉积物深度而降低     

胶州湾海岸带环境脆弱性分析

本文以胶州湾为研究区,在对导致海岸带脆弱性的各种压力进行定量化分析的基础上,构建具有针对性的海岸带环境脆弱性评估模型,对胶州湾环境脆弱性进行有效判别。研究发现,由人为排放污染物导致的海洋环境质量下降,是致使胶州湾生态系统脆弱性的直接原因。虽然作为压力因素的气候变化和城市化指标对脆弱性指数的直接贡献率不大,但是作为导致海岸带环境脆弱性的根本因素,随着气候变化趋势的不断显现和人类对海岸带开发利用程度的不断加剧,海岸带脆弱性不断增加的趋势是必然的。因此应该在控制直接影响环境的排污行为的基础上,有效控制对海岸带生态和环境产生影响的各种压力,以从根本上避免海岸带生态和环境脆弱性不断加剧。     

辽东湾东部秋季海流特征的同步观测研究

基于辽东湾东部秋季7个站点的同步实测海流资料,通过调和分析方法计算了该海域的潮流和余流,并对其进行了分析和比较。结果表明:（1）M₂分潮流是辽东湾东部的优势分潮流,其最大流速介于35.8~69.8 cm/s之间,M₂和K₁分潮流长轴方向基本与岸线走向一致。（2）研究海域北部潮流呈现显著的规则半日潮流性质,中部和南部主要呈现不规则半日潮流特征。研究海域北部和金普湾口南部属于强潮流区,金普湾口北部和中部潮流较弱,各站点最大可能潮流流向大致平行于岸线。（3）辽东湾东部海域余流整体较弱,且呈现沿海岸线向南运移的特征,因此对污染物的长期输运效应不可忽视。