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。     

小洋口附近污染物的扩散输运计算

应用水动力数学模型对江苏省如东县小洋口附近海域水质因子COD进行扩散场的模拟.模型采用正交曲线网格对整个计算区域进行剖分,对大、小潮情况下的流速、潮位及扩散场进行了研究,并利用排放口附近的现场实测水文资料进行验证.结果表明:水动力模拟结果与实测资料吻合较好.在大、小潮时各个阶段中,流速与流向对COD的迁移扩散起着决定作用,且小潮落憩时刻污水的影响范围最大.     

“引江济巢”工程中水动力及水质数值模拟

利用三维水动力学模型(ELCOM)模拟了“引江济巢”工程对巢湖的水质影响,并利用2007 年6 月25~30 日的现场调水试验监测成果对模拟结果进行了验证.结果表明,模拟值与实测值吻合较好,可应用于工程实施中的水动力及水质状况的模拟和预测.同时进一步分析了不同调水线路及引江调度方式对调水效果的影响,结果表明,在相同流量条件下,西线菜子湖的调水效果优于中线白荡湖.不同的引江调度方式对巢湖东、西半湖及中部湖区的改善效果也不同,可以根据改善水质的不同需求选择相应的调度方式.     

NH3-N在大连湾的水环境行为模拟研究

应用三维水质模型对大连湾中的主要污染物NH3-N的行为进行了模拟,对NH3-N浓度的时空变化规律以及其影响因素进行了研究,选择主要的模型参数进行了灵敏度分析。由空间分布的模拟结果可知,在大连湾,NH3-N浓度主要集中在排污口附近区域,灵敏度分析显示,在排污口区水体的扩散能力对NH3-N浓度的影响较大。由季节变化模拟结果可知,在湾顶部的排污口区NH3-N浓度显示明显的季节变化趋势。在湾中部和朝海边界的湾口区NH3-N浓度较低,变化平缓。模拟结果可以为大连湾的污染控制、水质规划和管理提供科学依据。     

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。     

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。     

基于EFDC城市景观湖泊水动力模拟研究

城市景观湖泊是生态城市建设的重要组成部分,其水流缓慢,水动力交换和自净能力较弱,水质易受城市排污、径流、人为活动等因素影响。本文应用EFDC(environment fluid dynamic code)三维模型研究分析了典型城市景观湖泊-天印湖的水动力特征,模拟了2011年9月至2013年12月水龄变化过程和时空分布,分析降雨径流和风力驱动对水龄的影响力。结果表明:天印湖的水动力主要驱动力为降雨径流,风力对水龄的影响很小。研究结论有助于理解城市景观水体的水动力特性以及进一步研究水动力对水质变化的影响,并为城市水环境建设和保护提供一定的方案支持。     

双进水管系统对单通道矩形圆弧角养殖池水动力特性影响的数值研究

为研究双进水管结构工况不同布设位置对海水循环水矩形圆弧角养殖池池底水动力特性的影响,基于RNG k-ε湍流模型,应用计算流体力学仿真技术,对双进水管结构工况下6种不同布设位置的养殖池内部流场进行三维数值模拟,采用流体动力学特征量重点分析排污口附近复杂的流场形态。研究结果表明:双进水管结构中进水管的布设位置对养殖池底部流速分布影响显著,双进水管均布设在圆弧角位置是优选布设,有利于改善养殖池底部水动力特性。     

淮河中游颖河口至田家庵河段二维水质模型研究

以淮河流域主要污染指标氨氮(NH3-N)和CODMn模拟淮河中游颖河口至田家庵河段水质状况,结合排污口多年排污实测资料,运用SMS-RMA4二维水质模块建立淮河中游颖河口至田家庵河段二维水质模型,并对模拟结果进行了验证和分析。同时对区段内一大型分汊河道(凤台大桥—平圩大桥段)进行了特定时段的分污量计算,研究得出分汊河道各汊口处污染物浓度随时间变化的动态分布曲线。所建模型能较为准确的描述淮河中游颖河口至田家庵河段的污染物迁移扩散过程,对河流环境管理和环境污染治理具有一定的指导意义。     

藻类在大连湾的水环境行为数值模拟研究

应用三维水质模型对大连湾水体中的藻类碳浓度的时空变化规律以及其影响因素进行了研究,选择主要的模型参数进行了灵敏度分析。由空间分布的模拟结果可知,在大连湾,藻类主要集中在排污口附近区域。由季节变化模拟结果可知,在湾顶部的排污口区藻类生产显示明显的季节变化趋势,在夏季,主要受到磷酸盐浓度的限制。灵敏度分析显示,在排污口区水体的扩散能力对藻类生产的影响较大,在湾中部和湾口区主要受到磷酸盐负荷的影响。模拟结果可以为大连湾的污染控制、水质规划和管理提供科学依据。     

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。     

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。     

辽河口区径流对污染物漂移扩散的影响

基于MIKE3三维数值模型,本文将水动力模块与水质模块耦合,模拟了辽东湾海域无机氮DIN的浓度分布,并探讨了辽河径流变化对无机氮浓度分布的影响。模拟结果表明:辽东湾无机氮DIN经历了秋、冬季积累,春、夏季消耗的过程,浓度从东北至西南方向呈递减趋势,东北区域辽河口和大辽河口处为无机氮高浓度区;在河流输入无机氮浓度不变的情况下,辽河强水动力条件会使整个湾内污染物浓度增加,加剧水体污染,弱水动力条件在一定程度上可以改善海域水质状况。     

不同污水排海方式对南通通州湾海域水质的影响

采用数值模拟的方法,在污水排放规模为10万m3/d,COD浓度为50 mg/L的情况下,计算并分析了24 h连续排放、高潮时至落急、高潮时至低潮时3种排污时段下分别位于-4 m、-6 m、-8 m和-10 m 4个水深位置的不同污水排海方式情况下,污染物输移扩散对南通通州湾海域的影响。结果表明,由于水动力条件的不同,不同位置排放口的绝对影响范围也产生变化,且随着水深的增加,水交换能力越强,污染物影响范围越小;在排放总量一定的情况下,不同时段排放时,污染物影响范围也不同,24 h连续排放对水环境影响最小,高潮时到落急、高潮时至低潮时时段排放时一定程度上控制了高浓度污染物扩散对近海海域的影响。     

闽江干流下游河段纳污能力的研究

建立闽江干流下游河段二维非稳态水质水量模型,根据2004年实测资料对模型中的水质参数进行率定;对各排污口进行概化,应用模型模拟出闽江干流下游河段浓度场,并得出排污口混合带长度与排污量的响应关系;根据概化排污口在限定混合带长度下的平均纳污能力扩展到有效纳污能力计算长度后得到整个水体的纳污能力。经计算,闽江干流下游河段对COD的纳污能力为58195t/a。     

长江口滨岸排污活动对潮滩营养盐环境地球化学过程的影响

华东师范大学地理系地理信息科学教育部重点实验室,上海200062     

岸线地形变化对环渤海排污口临近海域水交换能力的影响

本文采用DHI MIKE3模型,基于渤海2004年和2014年的岸线地形数据,搭建了新旧岸线地形条件下渤海三维水动力模型,并在此基础上耦合拉格朗日粒子追踪模块,对环渤海主要排污口的粒子影响距离进行研究,来表征岸线地形变化对排污口附近海域的水交换能力的影响。模拟结果表明:环渤海排污口水交换能力整体呈减弱趋势。辽东湾西北部和东北部湾顶、渤海湾西北部湾顶、莱州湾大部分区域减弱幅度较大;渤海湾南口和渤海海峡附近水交换能力明显增强;位于岸线变化程度较小海域的排污口水交换能力变化不大。造成排污口附近水交换能力变化的主要原因包括岸线地形变化引起的余流方向、大小的变化和构筑物附近小环流的产生。     

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。     

海洋工程影响下莱州湾海域水动力环境变化特征

本文利用MIKE21FM数值模拟软件模拟了2000年和2014年莱州湾海域的水动力变化。结果表明由于海洋工程的建设,莱州湾内地形和浅滩发生变化,导致2014年湾内整体潮流流速较2000年减小,流向发生一定偏转;在NE向定常风驱动下对比2000年和2014年模拟海流结果可知变化幅度在1~3 cm/s内,莱州湾整体表层海水运动受岸线变化影响较小;纳潮量减少0.1788 km3,为2000年的3.2%;半水交换时间由27.5 d增加到29 d,工程建设对莱州湾水交换影响相对较小。