普兰店湾水体交换数值模拟研究

采用不规则三角网格和有限体积方法,建立普兰店湾附近海域的潮流数值模型,在验证良好的潮流数学模型的基础上,以溶解态的保守物质作为示踪剂,对普兰店湾水交换状况进行了数值模拟,将普兰店湾划分成6个区域,针对各区域进行了水交换能力研究。结果表明:普兰店湾内不同区域的地形和地理位置变化较大,水体交换能力平面分布不均匀。在普兰店湾的6个子区域中与湾外的水交换速度最快的为A区（湾口处）,连续潮作用10 d后,水体交换率达到45%。水交换速度最慢的为F区,100 d后水体交换速率为14%。普兰店湾内水交换控制机制的区域性差异使得湾内不同区域水交换率相差较大。     

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.     

访问频率场模型在大连黑石礁湾污水排海工程环境评价中的应用

利用污染羽流浓度模拟法，采用连续释放质点拉格朗日追踪法计算污染羽流的运动路径。选用大肠杆菌作为污染指标生物，考虑了大肠杆菌衰减率随时间的变化关系。针对黑石礁湾风景旅游区的特点，提出了黄金时间污染羽流文章频率场的概念，对大连市黑石礁湾污水排海工程和黄金时间污染羽流的访问频率场进行了计算。计算结果表明，用访问频率场模型能够直观显示黑石礁湾排海污水中大肠杆菌影响的水域面积和时间，对于黑石礁湾污水排海工程     

汕头港湾附近水域潮流特征和污染物扩散的数值计算 Ⅰ汕头港湾附近水域潮流特征及数值模拟

汕头港湾附近水域的潮流特征，由于拦沙堤的建成及港池附近河道变窄而发生了一些变化。本文在取得现场实测资料的基础上，采用沿深度平均的二维浅水潮波方程，对该水体的潮流场进行了数值模拟计算，重现出潮流场在一个潮周期中的变化过程，分析潮流对污染扩散的作用。     

口外岸线变化对茅尾海潮流动力及水体交换的影响

2005年以来,钦州湾口外围填海规模近3000 hm2,岸线变化十分显著,对其上游茅尾海潮流动力及水体交换产生了一定影响。本文通过建立钦州湾-茅尾海二维潮流数学模型,从潮流特征、纳潮量、水体交换周期等方面探讨了2005~2015年间钦州湾岸线变化对茅尾海潮流动力及水体交换的影响,其中,水体交换周期以总负荷的半交换时间表征,避免了单点浓度半交换时间表达中采样点位置不同导致的偏差,以及平均浓度表达中不同时刻水体体积差异带来的误差。研究结果表明:口外岸线变化使钦州湾湾口进一步缩窄,纳潮容积减小,茅尾海潮流流速和潮差减小,潮量减小1.30%~1.53%,半交换周期增加51 h,潮流动力及水体交换能力均有所减弱。     

汕头港湾附近水域潮流特征及其数值模拟研究

汕头港湾附近水域的潮流特征，由于拦沙堤的建成及港池附近河道变窄而发生了一些变化。本在取得现场实测资料的基础上，采用沿深度平均的二维浅水潮波方程，对该水体的潮流场进行了数值模拟计算，重现出潮流场在一个潮周期中的变化过程，分析潮流对污染扩敞的作用．     

汕头港湾附近水域潮流特征和污染物扩散的数值计算：Ⅰ汕头港湾…

汕头港湾附近水域的潮流特征，由于拦沙堤的建成及港池附近河道变窄而发生了一结变化。本文在取得现场实测资料的基础上，采用沿深度平均的二维浅水潮波方程，对该水体的潮流场进行了数值模拟计算，重现出潮流场在一个潮周期中的变化过程，分析潮流对污染扩散的作用。     

海州湾及毗邻海域水交换数值研究

基于Environment Fluid Dynamic Code（EFDC）模型,利用水龄概念,研究潮和风对海州湾及毗邻海域水交换的影响。结果表明,全年统计风场下,海州湾的平均水龄相对纯潮流作用下变化幅度为-48.5%~18.4%;夏季风场有利于海州湾的水体交换,水交换时间比纯潮流作用下减小36.3%;冬季风场会减缓海州湾的水体交换,水交换时间比纯潮流作用下增加40.8%,研究表明在开阔海域,季风对水交换影响显著,水交换的季节变化很好地解释了海州湾近岸冬季污染物浓度高、夏季污染物浓度低的动力机制。     

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。     

“引江济太”工程对太湖水体交换的影响研究

为了探究"引江济太"工程对太湖水体的交换范围及能力的影响，本研究耦合对流扩散及水体交换模型，依据不同流量与常规风场共设置10种工况，对太湖水体的交换区域及交换周期进行数值模拟.结果表明：（1）流量是影响水体交换率的主要因素，200m³/s下贡湾的半交换周期与常规风场联系不大，稳定在8~9d左右；（2）常规风场对局部交换区域的空间分布有着明显影响，在北风和西北风条件下，太湖水体的交换区域主要集中在东湖区，东风和东南风条件下，太湖水体的交换区域主要集中在西北湖区；（3）为降低长江水体对太湖水质的不利风险，"引江济太"工程引水时间/方案应结合太湖区域气象预报，尽量选择在以东风或者东南风为主的条件下进行引水工作.     

三峡支流大宁河库湾水质分布变化原因及其生态效应

为探讨三峡支流大宁河库湾水体水质分布变化的原因及其产生的生态效应,从大宁河库湾污染源、三峡干支流水体交换等视角,建立三峡干流与大宁河库湾交换水量的计算公式,监测大宁河库湾表层水样水质的逐月变化情况,重点分析不同调度期三峡干支流水体交换变化驱动下大宁河库湾水质时空分布的响应变化.结果表明:①三峡干流回水倒灌、大宁河上游来流是大宁河库湾水量、TN、TP等的主要来源,干流表层水体EC（电导率）、ρ（TP）和ρ（TN）均高于大宁河上游来流.②蓄水期至高水位期,在干流回水倒灌作用和库湾水量滞留作用的影响下,库湾表层水体EC、ρ（TP）和ρ（TN）高值分布向上延伸至距离入江口0~20 km及以上的库湾水域.泄水期至低水位期,干支流交换水量为负值,表示库湾流出水量高于干流回水倒灌水量.这两个时期库湾表层水体EC、ρ（TP）和ρ（TN）高值分布首先集中于距离入江口0~5 km的库湾水域,随后向库湾中游方向延伸,可能因泄水后期、低水位期仍有少量干流回水从中表层方向倒灌以及库湾中游藻密度高引起.③5-9月距离入江口0~20 km的库湾中游、下游水域藻密度明显高于其他时期其他水域,与水温适宜、非氮非磷限制的营养结构[TN/TP（摩尔比）为30~40]促进藻类生长繁殖有关.研究显示,不同调度期干支流水体交换是驱动大宁河库湾水质分布变化的重要因素,进而库湾水体氮、磷营养结构的时空变化一定程度上影响着浮游藻类生长分布.      

海州湾及其临近海域沉积物-水界面的磷形态特征与动力学

对海州湾采集的沉积物样品进行磷形态分析,采用实验室培养法对采集的海州湾取样站位进行磷酸盐沉积物-水界面交换研究。结果表明:海州湾及其临近海域表层沉积物磷呈现出从近海海域向远海海域增大的趋势;Fe-P、F-P、R-P均与S-P显著相关,其中F-P和R-P与S-P相关性最好,达极显著水平,且F-P和R-P显著相关,说明F-P和R-P与陆源污染物排放有关,F-P和R-P在来源上具有一致性;海域中的PO43--P在大部分的站位PO43--P在沉积物-海水界面上的交换量随时间的变化,先增加到最大值后再逐渐减小,表明在培养实验的初期,PO43--P由沉积物向海水中释放,然后海水中的PO43--P向沉积物转移,随着时间的推移,沉积物中的PO43--P向海水中转移,少部分的站位PO43--P在沉积物-海水界面上的交换量随时间的变化,呈现出S型变化;当生物存在时,PO43--P在实验站位点沉积物-海水界面上的交换量都随时间的推移逐渐增大,达到最大值后再逐渐减小;没有生物存在时,PO43--P在实验站位点沉积物-海水界面上的交换量都随时间的增加,呈现出S型增加,说明生物扰动和微生物的分解作用对PO43--P沉积物-海水界面上的交换量有较大影响。     

小窑湾海水交换与环境预测的初步研究

１９９９年８月大潮汛期对小窑湾海水交换与环境预测进行了海上调查。分析研究表明：小窑湾降潮时流 中初次流入湾内的外海水所占比率为２２％，落潮时流出量中初次流了湾内的湾水所占比率为４１％，湾内外海水的交换率为１６．７％。小窑湾目前的水域环境为国家一类标准，著假设Ｄ＝０，小窑湾的湾内水质达到湾外水质标准需２００个潮周期，约１００ｄ左右。     

深圳湾水环境质量及变化趋势分析

20世纪90年代中期,深圳湾水质严重污染。随着深圳市污水处理设施陆续投入运行,2000年前后,水质一度有所改善。此外深圳湾水体交换不畅、底泥污染物释放进一步恶化了水质。但由于污水处理设施建设落后于经济的发展和污水排放量,目前深圳湾水质状况仍然堪忧。提出了改善水质的对策建议。     

胶州湾入海污染物总量控制研究

在胶州湾水质数值模拟的基础上,建立了污染物总量控制模型.计算了各个点源的响应系数,分担率及环境容量.结果表明,胶州湾内COD各入海污染源均有余量,不需要削减.胶州湾东北部N、P污染较严重,污染物入海总量已经超过海域的环境容量.研究结果将为胶州湾污水排海、海域水质管理、总量控制规划编制提供科学依据.     

烟台四十里湾海域营养盐和沉积物-水界面交换通量

利用2009年5月、7月、10月和2010年1月4个航次对烟台四十里湾养殖海域的调查资料,分析了该海域营养盐分布、季节变化、主要控制过程以及沉积物-水界面交换通量。结果表明,四十里湾海域营养盐的分布整体趋势是近岸高,由近岸向外部海域递减;受到陆源输入的影响,高值区出现在调查海域东部。DIN的季节变化表现出冬高、秋低、春夏居中的趋势,整体上变化不大;SiO3-Si和PO4-P浓度均为春季最低。在春秋季P为四十里湾浮游植物生长的限制性因素,在夏季,N/P>30,P也是一个潜在的限制因素。四个季度培养结果表明DIN总体上由上覆水交换到沉积物中;近岸区沉积物是PO4-P的汇;调查区域SiO3-Si的扩散方向均是从沉积物到上覆水中。四十里湾沉积物释放的SiO3-Si对初级生产力的贡献较小;与其他浅海环境相比,四十里湾沉积物-水界面的营养盐通量处于较低水平。     

大鹏湾环境容量研究Ⅰ:自净能力模拟分析

在估算大鹏湾污染源强及统计海水污染物浓度的基础上,采用三维水动力模型及污染物扩散模型,模拟了大鹏湾的海水交换及污染物扩散过程,分析了大鹏湾海水交换与生化降解对自净能力的贡献.结果表明,大鹏湾潮差小,约为1m,潮流弱,污染物难于向湾外扩散,其物理自净能力差,湾内海水自净主要取决于生化降解.在吐露港海区与沙头角海区,污染排放较大,水深较小,海水难于交换,容易受到污染.     

莱州湾西南部岸线变迁对海域水动力影响的数值研究

20世纪70年代以来,盐田、养殖围堤、港口堤坝建设等开发活动使莱州湾西南部岸线变迁尤为显著,从而引起了海湾水动力环境的改变。为探究近50年莱州湾水动力环境对海湾西南部岸线变迁的响应,本文建立二维数值模型,研究莱州湾西南部3个时段岸线变迁对海湾潮流、纳潮量和水交换的影响。结果表明,1968－2020年莱州湾西南部流速变化以减小为主,流速变化较大的区域主要位于盐田或养殖围垦区和新建港口附近海域。近50年,莱州湾纳潮量呈逐年减小趋势,大潮、中潮、小潮和全潮平均纳潮量分别减少5.85%、7.28%、8.85%和6.47%,围填海是导致纳潮量减小的主要原因。1968－2010年莱州湾整体的水交换能力有所提高,2010－2020年则相差很小;从局部看,1990－2020年港口附近海域的水交换能力均显著降低。