渤海湾西岸入海径流量和输沙量的变化及其环境效应

以渤海湾西岸天津段入海河流的径流量和输沙量数据为基础,采用Kendall秩相关检验法和Mann-Kendall法对近50年入海径流量和输沙量进行了趋势分析和突变性检验.结果表明,近50年来渤海湾西岸天津段入海径流量和输沙量均呈显著下降的趋势.近50年来华北地区降水量减少、天然径流偏低是导致入海径流量减少的自然因素,而流域人类活动如水库和防潮闸的建设,以及沿河取水取沙也是不可忽视的重要因素.该段海岸入海径流量和输沙量的减少已导致河口区盐度上升、水质恶化、沉积物污染等问题,最终会影响河口生态系统的结构和生物资源的可持续发展与利用.     

基于Delft3D模型的近海水环境质量数值模拟研究

以天津市近岸海域为例,基于Delft3D数学模型,开展了近海水环境质量数值模拟研究。首先,采用Delft3D模型中的Grid模块对研究海域进行网格划分和地形处理;然后,以5个主要陆源入海河口的排污数据作为模拟模型闭边界取值,并根据实测资料设定模型的开边界条件及模型参数;最后,采用Delft3D模型中的水动力模块Flow和水质模块Waq,对5个陆源入海河口处的示踪浮子运动轨迹及近海流场、水质变化规律进行了模拟研究。模拟结果表明:天津市近岸海域的流场基本可分为大沽口以南的逆时针流场和大沽口以北的顺时针流场两大区域,在该流场的驱动下,不同陆源入海河口处排放的污染物有着较为规律的运动轨迹和相应的影响范围,表现出明显的区域性污染特征,模拟分析结果与天津市近岸海域实际情况基本一致,可为天津市近海水环境的区域化管理提供决策支持。     

辽河口潮能通量与潮能耗散的数值研究

河口的潮能通量和潮能耗散对河口的泥沙输运和地形地貌形成具有重要的参考价值,本文基于FVCOM(finite-volume coastal ocean model)模式研究了辽河口在潮流和径流相互作用下潮能通量和潮能耗散情况。结果表明:辽河口潮能通量最大的区域集中在盖州滩东南侧以及双台子河河口和大辽河口河道急剧缩窄及拐弯处;在两个河口随着径流量的增加,潮能耗散增强,丰水期耗散能量总体上大于平水期和枯水期;在大辽河口,大潮期间的各水期的耗能率约为小潮期间耗能率的两倍;一个潮周期内潮能通量最大值出现在高潮时刻,其值为56.08 KW/m,河流段最大值发生在河道拐角处,低潮时潮能通量最小。潮能通量和耗散的分布的研究结果对于了解辽河口海域的动力过程和河口沉积动力过程方面的研究具有重要意义。     

双台子河橡胶坝对支流绕阳河纳潮的影响

基于Mike11 HD和AD模块建立双台子河口区感潮河段水动力-水质耦合模型,利用实测资料对水动力、水质模型参数进行了率定和验证。利用所建模型,以夏灌期为例分析了在两种水文条件下橡胶坝对支流绕阳河纳潮的影响。结果表明,在两种水文情景下,建橡胶坝后纳潮量分别增加18.3%和16.9%,最大流量分别增加了32.7%和31.2%。盐度分析表明修建橡胶坝对绕阳河纳潮盐度变化影响不大,可满足苇田灌溉对盐度的要求。研究结果可为盘锦双台子河口苇田科学灌溉、促进增产提供技术支持。     

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。     

生态动力学模型在太湖水质模拟中的应用

考察了西澳大利亚大学水研究中心开发的生态动力学模型CAEDYM与三维水动力模型ELCOM的耦合模型在太湖的应用效果,用该模型模拟了2005年5月~6月太湖的水温、总氮、硝氮、氨氮、总磷、磷酸盐、叶绿素a,通过实测数据进行参数率定。并用2005年8月的实测资料作为初始条件,9月的模拟资料与实测资料进行对比,对模型进行了验证。结果显示模型较好地模拟了太湖的水质变化和分布。     

胶州湾东岸典型河口区COD浓度响应系数分布探讨

利用胶州湾海域成熟的COD平流-扩散输运模型,对胶州湾东岸典型河(海泊河、李村河和娄山河)口区COD响应系数进行了系统的计算和分析.结果为:海泊河、李村河和娄山河口区沿河道主流向,离岸方向海水COD的响应系数在潮周期内随着潮波变化而变化,不同空间点出现最大值的时间不同,变化的幅度范围也不同,李村河和海泊河口区海水COD响应系数变化幅度明显,娄山河口区变化微小;三个河口区COD响应系数随离开河口距离的增大呈幂函数形式下降,水体活跃大小次序为:海泊河口>李村河口>娄山河口;胶州湾中部海水COD对海泊河、李村河和娄山河口的响应系数基本上没有明显差异.     

非点源模型中的水文模拟——以SWAT模型在芦溪小流域的应用为例

结合分散参数非点源模型SWAT在芦溪小流域的应用,讨论了连续模拟非点源模型水文模块的计算结果.由讨论结果来看,SWAT能够有效地模拟长时间序列的水文过程.一般来说,长期径流量模拟准确,短期径流量的结果较差,尤其是对日径流量的模拟存在着系统性的误差,这主要是由模型的内部结构和数据的时间精度决定的.      

基于HSPF模型的大阁河流域径流量模拟

文章应用HSPF模型对潮河支流大阁河流域进行径流量模拟,采用大阁水文站1972～1975年逐日流量观测数据,通过参数灵敏度分析和校正,使模拟的流量和实测的数据拟合,对模型进行校正。在此基础上采用1982～1985年逐日流量观测数据对模型进行验证。采用相对误差(RE)以及Nash-Suttcliffe效率系数(Ens)作为模型适用性的评价系数,模拟结果得出流量多年相对误差为0.17、Ens为0.87,表明HSPF模型对研究区流域长期的连续径流量模拟具有较好的适用性。     

基于扰动分析方法的AnnAGNPS模型水文水质参数敏感性分析

参数敏感性分析对于水文水质综合模型的构建及推广应用具有重要的意义.本研究基于AnnAGNPS模型机制,选取可能对模型产生影响的地形、水文气象、田间管理、土壤等4大类31个参数,以太湖地区典型低山丘陵小流域——中田河流域为实验区,利用扰动分析方法评价了模型参数对水文水质模拟结果的敏感性.结果表明,11个地形参数中,LS对径流、泥沙与氮磷等模拟结果普遍敏感,RMN、RS和RVC对泥沙输出分别为一般敏感和弱敏感,其余参数不敏感.水文气象参数中CN对模型径流和泥沙输出特别敏感,对其余结果也都比较敏感.田间管理与植被作物肥料参数中CCC、CRM和RR对泥沙和颗粒态污染物输出弱敏感,6个肥料参数(FR、FD、FID、FOD、FIP、FOP)对氮磷营养盐输出特别敏感.土壤参数中,K对模型除径流之外的所有结果都特别敏感,土壤氮磷含量的4个参数(SONR、SINR、SOPR、SIPR)对相对应的氮磷输出结果弱敏感.通过对中田河流域2005~2010年径流量的模拟和校正检验发现,模拟期与校正期年径流量偏差基本都在10%以内,模拟精度优秀.本研究对AnnAGNPS模型构建中的参数选取与校验调整具有直接参考价值,对研究区的径流模拟结果也证明了模型敏感性分析对于调参过程的可行性和该模型在太湖地区低山丘陵流域径流模拟的适用性,对于模型在国内的推广应用具有重要的指导意义.     

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。     

长江河口溶解态重金属的分布和行为

通过1999年春、夏季对长江口的现场观测,探讨了该处溶解态重金属（Cu、Pb、Cd）在潮汐等水动力因素作用下的分布行为,研究发现：溶解态Cu、Pb和Cd在长江口呈现出非保守行为。低盐度区溶解态Cu、Cd呈现出除去行为,Pb呈现出添加行为,较高盐度区则恰好相反。溶解态重金属含量枯水期比丰水期高,枯水期总体表现为大潮高于小潮,丰水期溶解态Cd也是大潮高于小潮,Cu、Pb则大致表现出小潮高于大潮。通过资料对比,发现近20年来溶解态Cu、Cd和Pb均有不同程度的增加。长江径流量和输沙量的减少,将对上海沿岸水域生态环境产生影响。     

长江口北支中束窄对其泥沙浓度影响的数值研究

基于ECOMSED模型建立了长江口地区潮流和泥沙输运数值模型。模型验证情况良好,能很好地模拟长江口地区水动力环境和泥沙浓度分布。利用所建模型,对长江口北支中束窄工程实施前后,长江口地区的水动力和泥沙浓度分布进行了模拟。研究结果表明:长江口北支中束窄工程实施之后,北支河道有较大程度的缩窄,北支径口也有较大程度的缩小,导致外海潮流对北支河道的侵入动力减弱,造成潮位降低,河道缩窄也使水流流速有所增加;北支河道内的泥沙浓度也随潮水侵入动力的减弱和潮位的降低而有所降低;北支中束窄工程仅对北支影响较大,南支及口门区域的潮位、流速、泥沙浓度基本不受影响。     

挡水物附近污染带的数值模拟研究

拟建崇海公路大桥位于长江口北支上段，东距北支入海口约70km，该河段河床宽浅，沙洲众多，河势多变，长江口潮型属浅海不规则半日潮，桥位附近青龙港平均涨潮历时3．06h，落潮历时9．19h；涨潮平均流速一般大于落潮平均流速。为了分析公路大桥建设对长江海门段流场和浓度场的影响程度和范围，并考虑到该水域水深较浅。低潮时大量露滩的特点，采用基于无结构网格的具有普遍适用性、守恒性、逆风性等优点的有限体积Osher格式建立二维水量、水质数学模型。在桥墩处理上，改变传统的用网格贴合挡水物的方法，直接将桥墩作为陆地边界生成无结构网络。由建桥前后的流速对比图可以发现靠近桥墩的水域流速减小，而墩间流速增大，这与实际情境十分吻合，说明将桥墩作为陆地边界的处理办法是可行的，对比建桥前后的污染带，发现建桥后桥位下游污染带有所减小，但不明显，这与建桥后流场的变化有很大关系。建桥后桥墩起一定阻水作用，涨落潮时桥位下游流速均存在 减小的趋势，而且岸边正好位于桥墩的密集区域，流速减小更为明显，这一区域流速值的减小范围在0.28m/s以内。由于对时间项的离散采用显格式，受计算稳定性的限制，时间步长必须取得很小，从而需要消耗大量计算时间，这是今后模型值得改进的地方。     

污水排放对河口水功能区环境影响的数值模拟

通过二维水动力水环境数值模拟方法,研究了杭州湾河口地区多种水功能区并存情况下余姚污水厂污水排放对水环境的影响,分析了COD_Mn、NH₃-N、TP的包络范围、平面分布特征和对各水功能区的影响。研究表明:污染物单增量正常排放时,污染带形态沿水流方向呈瘦长型;等浓度污染带包络面积大潮大于小潮,最大值显著大于平均值,事故工况污染面积大于正常工况;叠加其他污染源和环境本底正常排放时,排放口混合区面积为0.20 km2,满足要求;根据多功能区环境影响评价方法,满足最严格的水质管理目标,对海洋功能区划、一类海水功能区划水质类别管理目标未产生影响。研究在工程实际应用中具有典型性,研究成果可以为潮汐河口的排污口选址论证,水环境影响模拟等相似工程提供参考。     

天山中部流域尺度森林变化水文响应定量分析——以乌鲁木齐河流域为例

为了对天山中部流域尺度森林变化水文响应进行定量分析,论文以乌鲁木齐河流域为研究区,基于流域1980-2013年水文气象资料,在分析流域径流变化规律的基础上,使用SWAT模型,根据天山云杉分布的生境限制因素,设定了5种不同的云杉分布情景,据此,确定不同丰枯年份云杉林变化对径流的影响。结果表明：1）SWAT模型能较好地模拟乌鲁木齐河流域月径流过程,在林地状况恒定的前提下,影响模型模拟的最敏感的参数为地表径流参数CN2,率定期与验证期R²和Ens均高于0.85,相对误差|Re|均小于5%,模型模拟精度较高;2）在相同气象条件下,丰水年、平水年、枯水年云杉林变化与径流呈线性相关,云杉林面积每增加1%,三种年份径流深分别减少0.06、0.05、0.04 mm,且在丰水年和平水年径流增加更显著;3）随着云杉林面积的减少直至消失（林地覆盖率由17.73%到0%）,情景间径流差异的变异系数、波动范围变化逐渐增大,其波动范围扩大5.1倍。山区云杉林的分布,可有效减少地表径流及其波动范围,这对年内径流分配不均的流域水资源稳定、对森林水源涵养功能的定量研究以及林区水资源科学调控和管理都具有重要意义。     

清淤疏浚工程对七里海潟湖湿地水体交换的影响

七里海潟湖湿地受到人类活动的影响,湖盆淤积、湖面萎缩、水质恶化,其生态修复工程（一期）通过对湖盆进行清淤疏浚来改善潟湖生态环境.基于三重嵌套非结构网格建立七里海潟湖湿地水动力和物质输运数学模型,采用实测资料对模型的潮位、流速和流向进行验证,运用欧拉法计算潟湖整体滞留时间及其空间分布,分析工程对七里海潟湖水动力和水体交换的影响,结果表明：（1）工程对潮位的影响较小,工程后潮汐通道口门处涨落潮流量增大,涨落潮流速也随之增加;（2）工程后,潟湖纳潮量较工程前提升87%,滞留时间较工程前降低38%,水体交换能力自潮汐通道向潟湖内部逐渐减弱,工程对潟湖水体交换能力的改善主要集中在河道及潟湖中心水域;（3）工程前水体滞留时间的分布主要受到潟湖地貌影响,工程后水深增大,流场受地貌的影响变小,水体交换能力的分布主要受到潟湖流场影响.清淤疏浚工程有助于潟湖改善水体的交换能力和生态环境.     

淡水下泄对电站海水脱硫系统的影响分析

为了了解淡水下泄对电站海水脱硫系统的影响,本文采用Mike 21 Transport模块对越南某电厂工程附近开通运河后HCO₃-离子进行了潮流和离子对流扩散数值模拟分析。研究选取2015—2016年上游径流流量实测资料,模拟了电厂典型大潮、小潮情况下HCO₃-离子的扩散过程,得出12个月份电厂取水口处HCO₃-离子浓度。计算结果表明:7—9月径流流量突增引起淡水下泄影响较大,取水口HCO₃-平均浓度小于90 mg/L,最小平均浓度为78.32 mg/L,其余月份均在95 mg/L左右。根据不同月份的海水HCO₃-浓度,通过改变电厂脱硫泵数量、选用不同含硫煤等措施,既能保证电场海水脱硫效率又能控制工程造价得以实现。     

珠江口伶仃洋及磨刀门盐淡水混合特征及机制分析

基于2016年1月3日至18日的珠江口盐度分层观测资料,对比分析伶仃洋与磨刀门盐淡水混合特征及其机制,结果表明:（1）伶仃洋及磨刀门水域口门处盐度分层最明显,小潮阶段分层特征最显著;（2）磨刀门分层较伶仃洋更为显著,主要原因在于上游流量的差异;（3）大潮转小潮过程中,伶仃洋上游盐度虽向口门下落,但下落速度较慢,分层逐渐明显,而磨刀门水道中盐淡水却混合充分,这是由于盐度在河道中剧烈震荡并快速退出河口所致;（4）在伶仃洋及磨刀门口门附近,重力环流与潮汐剪切产生的抑制混合作用大于潮流紊动促进混合的作用,因此分层显著,河口上游水深较浅,潮流紊动作用较强,起到促进混合的作用。