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。     

海南马袅湾水动力状况及水交换特性分析

本文建立了马袅湾三维水动力模型,并用水位、流速和流向等实测资料进行验证,分析马袅湾不同特征时刻的流场特征,构建水交换关联矩阵模型,计算马袅湾海域与毗连外海的水交换周期。为弄清养殖区内的海水去向和来源,进一步将马袅湾划分为包括养殖区在内的12个海区,计算湾内各海区的水交换周期。结果表明,马袅湾湾口流速明显高于湾内流速,最大流速约为1.1 m/s,湾内流场在大潮落急和涨急时刻分别呈明显的顺时针和逆时针的涡旋结构。马袅湾海域与外海交换的能力表现为大潮大于小潮的特点,大潮半交换周期平均约为8.2 h,小潮半交换周期约为21.1 h,且湾口海域水交换能力最强,半交换周期小于1 h。养殖区与毗连琼州海峡的海水交换最为显著,与其邻近的湾内一侧海区有一定的水交换过程,但几乎不与马袅湾湾底海域发生交换,表明养殖区选址合理。     

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.     

长江下游及河口区水动力特征

基于EFDC模型,构建长江下游及河口区二维水动力模型,对河流和河口区进行整体模拟,研究长江下游及河口区水动力特征.模型在空间上采用变尺度、拟合边界的矩形网格,在时间上采用动态时间步长,在模拟过程中自动识别干湿网格,更好地保证模拟精度与效率.利用1998年冬季以及2005年夏季和秋季实测资料,对粗糙高度等敏感参数进行参数率定和验证.结果表明,模拟的潮位和流速与实测成果拟合较好,较好地反映了各水期长江下游及河口区的水动力要素的空间分布特征.应用模型模拟2004-2007年不同水期的水动力过程,并对模拟结果进行统计分析.研究显示:从空间来看,河道、河口流态存在显著差异,涨、落潮流场空间分布差异大;受径流和潮差的相互作用,潮流界在河口以上150~450 km之间变动,径流量和潮流界位置具有对数相关关系.从时间来看,径流量丰平枯变化大,对潮流量和径流入海时间都有一定的影响,潮流量、径流入海时间与径流量之间也存在明显的定量关系.      

感潮河段污水处理厂尾水对受纳水体的水质影响研究

感潮河段污水处理厂尾水排放对受纳水体产生一定影响,利用二维水动力水质耦合模型,以COD、NH3-N、TP为污染因子,分别以正常排放和事故排放两种条件,模拟江苏南部某污水处理厂尾水排放,分析江段大小潮时污染物浓度增量情况。实验结果表明:正常排放,尾水对排放口附近江段保护区水质影响小;事故排放,尾水对保护区水质无影响,但长江水体影响范围增大,沿岸污染物浓度增高,且小潮周期影响作用强于大潮周期,污水处理厂应加强管理,尤其在小潮时应避免污水事故排放。     

鄱阳湖典型湖流流场与污染物浓度场的数值模拟

本文利用有限差分法分别求解二维浅水方程组和对流扩散方程.模拟鄱阳湖的典型湖流流场和湖水中有机污染物(COD)的浓度场.计算结果与实测数据颇为接近.     

东海西湖凹陷区溢油行为数值模拟

研究东中国海中日共同开发区附近海域溢油污染的问题,在模拟水动力场的基础上模拟了海上溢油漂移扩散情况。在表层流场和风场的作用下漂移,而油膜的扩展则通过油粒子的随机走动来实现。本文以东海西湖凹陷原油为溢油油种,通过模拟分析不同季节和不同风况下的溢油事故,对溢油油膜的扫海范围进行了分析。     

A/O工艺污水处理厂FCASM3-Hydro耦合模型及现场校验

在全耦合活性污泥模型(FCASM3)基础上,考虑生物场与水力流场的相互作用,建立了A/O工艺污水处理厂FCASM3-Hydro耦合模型.通过Matlab/Simulink软件平台进行数值模拟,将A/O工艺污水处理厂FCASM3-Hydro耦合模型分别与已报道的生物场一水力场耦合模型(Lee -Hydro)以及FCASM2-Hydro耦合模型进行数值模拟对比研究.结果表明,FCASM3-Hydro耦合模型对出水中COD、NH4+-N、Nox--N、PO43--P等污染物质变化趋势的动态模拟比Lee-Hydro耦合模型更符合实际.在对出水COD的模拟上,FCASM3-Hydro与FCASM2一Hydro耦合模型的模拟值完全一致;在对出水NH4+-N和PO43--P的模拟上,FCASM3-Hydro耦合模型的动态模拟结果比FCASM2-Hydro耦合模型更贴近实测变化趋势.     

太原市迎泽湖富营养化控制的模型研究

针对湖泊富营养化问题,对太原市迎泽湖进行资料收集和长期水体监测,综合水动力模型、水质模型,融合参与湖泊富营养化的各种生命活动过程,建立湖泊富营养化耦合模型,用实测水质数据进行参数率定与验证,选取总氮、总磷、叶绿素a及透明度4项因子进行模拟,得出迎泽湖营养物质输移扩散及时空分布规律.结合迎泽湖实际情况,从补水方式、补水频率以及改变湖泊柔性结构三方面,提出改变水动力条件的方案并进行数值模拟,研究了各方案水动力、物质输移扩散的改进效果,结果表明,作为富营养化程度表征的叶绿素a在空间和时间分布上均存在一定的规律性,其浓度变化范围在0.035~0.105mg/L之间;藻类等浮游植物迅速增殖导致水质恶化水华暴发,而采取加大湖水水力循环和改善入口水质的控制方案,可有效改善湖水水质.     

太原市迎泽湖富营养化控制的模型研究

针对湖泊富营养化问题,对太原市迎泽湖进行资料收集和长期水体监测,综合水动力模型、水质模型,融合参与湖泊富营养化的各种生命活动过程,建立湖泊富营养化耦合模型,用实测水质数据进行参数率定与验证,选取总氮、总磷、叶绿素a及透明度4项因子进行模拟,得出迎泽湖营养物质输移扩散及时空分布规律.结合迎泽湖实际情况,从补水方式、补水频率以及改变湖泊柔性结构三方面,提出改变水动力条件的方案并进行数值模拟,研究了各方案水动力、物质输移扩散的改进效果,结果表明,作为富营养化程度表征的叶绿素a在空间和时间分布上均存在一定的规律性,其浓度变化范围在0.035~0.105mg/L之间;藻类等浮游植物迅速增殖导致水质恶化水华暴发,而采取加大湖水水力循环和改善入口水质的控制方案,可有效改善湖水水质.     

基于现场观测数据的三门核电站冬季温排水时空特征分析

基于2022年冬季三门湾海域20个定点站和2条走航测线的水温观测数据,分析了三门核电站冬季温排水的时空特征。受温排水影响,冬季观测海域表层水温通常为10 ℃～19 ℃。从垂向上看,位于排水口东侧的分层水温测站存在温度层化,表底温差平均值在大、小潮期间分别为0.16 ℃～1.21 ℃和0.51 ℃～2.37 ℃,小潮期间温度层化较强且持续时间较大潮期间长3～13 h;其余分层水温测站的水体总体呈混合均匀状态。涨急和涨憩时刻,温排水主要被限制在排水口外较小的区域,并向北经猫头水道进入蛇蟠水道;落急和落憩时刻,温排水则向南影响南部滩涂及其以东海域。以1 ℃温升为标准,涨潮时段温排水最远可影响到排水口西北约3 km处,落潮时段温排水最远可影响到排水口东南约5 km处。三门核电厂址以南各测站小潮期典型潮时水温通常比大潮期高0.5 ℃～5.0 ℃,说明三门核电站以南海域在小潮期受温排水的影响更大。     

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%。     

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。     

风浪作用下海岸区域的酸性污染物扩散

基于风浪和水流计算模型,综合考虑风浪作用的影响,建立了计算酸性污染物的输移扩散模型。通过计算三门湾海域在常浪向情况下四个时刻的污染物排放模式,将有无风浪影响的两者结果进行对比,初步分析了风浪作用下的酸性污染物扩散规律。结果认为:潮型、排放时刻、风浪等因素都会使酸性污染物的扩散面积与污染持续时间发生变化;并且在该方向风浪影响下,扩散面积与污染持续时间都有减小的趋势。     

基于数值模拟的大连湾水交换能力研究

基于无结构三角网格的FVCOM海洋模式,以K₁、O₁、P₁、Q₁、M₂、S₂、N₂和K₂ 8大分潮调和常数为驱动,建立了大连湾海域的高分辨率三维水动力数值模型。通过与实测数据的对比,该模型可以较好地模拟大连湾海域的水动力特征。在此基础上叠加DYE-RELEASE模块,模拟了大连湾整体和分区域的水交换过程,以半交换时间作为评价指标分析了水交换能力。模拟结果显示:示踪物质释放初始时刻对大连湾整体的半交换时间有影响,平均半交换时间为9.6 d~12.3 d。对比大、小潮期间的物质输运过程,大潮期间海湾平均示踪物质浓度下降速度更快,水交换能力更强。大连湾的半交换时间的空间分布特征表现为距离湾口越近,半交换时间越短;相同距离下,西南部较东北部半交换时间短。大连湾中部水交换能力最强,其次是红土堆子湾,甜水套湾和臭水套湾最差。     

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。     

浓盐水排海对渤海湾盐度分布的影响预测

利用MIKE21模型进行浓海水排放对渤海湾海水盐度分布影响的研究,分别以天津大港和河北黄骅两地建设海水淡化工程所排放的浓海水量为输入条件,模拟预测了渤海湾不同潮期和工程规模浓海水排放的扩散状况。结果显示,浓海水的稀释扩散受潮流的影响较大,总体来讲小潮低潮时排海的浓海水稀释扩散效果最差,大潮低潮和小潮高潮时次之,大潮高潮时扩散效果最好;建设10×104 t/d以下的海水淡化工程浓海水排海对周围海区的盐度影响不显著,建设50×104 t/d以上的大型海水淡化工程时,小潮低潮时盐度升高波及面积最大,高于背景值1.5 PSU的面积为31 km2,最远离岸距离为6.74 km,所以大规模海水淡化工程的选址、浓海水排海方式均要进行合理规划、选择,尽可能降低其对海洋环境的不利影响。     

钱塘江感潮河段污染物迁移扩散数值分析

感潮河流由于受到潮汐的作用,污染物会因潮汐的涨落作用沿河道往复运动,影响用水安全.以高锰酸盐指数作为主要水环境指标,分析了钱塘江感潮河段上游富阳水文站监测到的持续高锰酸盐污染物输入情况下对下游河段的影响,旨在得到不同水期情况下之江站污染物出现的时间,作为取水安全预警指标参考.同时,基于潮流连续性方程、动量方程和污染物扩散方程,模拟计算了9种流况下污染物的迁移扩散过程.结果显示,径流处于平水月份时,之江站最早受到上游污染物影响,其次是枯季,最后是洪季,说明径流作用有利于污染物向下游迁移扩散.在大潮作用下,之江站一般最晚受到上游污染物影响,中潮次之,最早受到影响的是在小潮情况下.说明在感潮河段,由于受到下游潮流的影响,对污染物往下迁移有一个阻滞作用,且潮流越强阻滞作用越明显.本文构建的潮流水质模型可作为污染物在感潮河段迁移扩散机理研究的模型基础,对于制定降低污染物迁移扩散对地表水环境质量影响措施具有现实意义.     

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。