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。     

罗源湾的潮流, 余流特征

根据罗泊湾（包括可门水道）的实测涨流资料，分析得出罗源湾湖流、余流的水平和垂直分布特征。结果表明：（１）罗源湾为强潮流作用的港湾，可门水道冈屿附近海域潮流流速较大，而湾的南部海域潮流较弱。（２）而罗源湾潮流的垂直分布来看，潮流流速中层最大、有层次之、底层最小，但潮流流速的这一垂直分布特征一般只出现在高潮前，后２－４太阴时的时段内。（３）在高、低潮前后，湾顶（特别是西北湾顶）以及可门水道附近海域上、     

胶州湾前湾围填海工程对其污染物输运影响的模拟研究

采用ECOMSED和“干、湿”点法构建了胶州湾潮流的三维动边界数值模型。模型验证良好,可以较好地模拟胶州湾潮流场。利用所建模型模拟了前湾填海工程前后胶州湾潮流场。基于Lagrangian粒子追踪法,采用单个粒子及粒子群模拟了前湾填海工程前后胶州湾污染物输运。对比工程前后污染物运动轨迹,分析了工程对胶州湾污染物输运的影响规律及范围。在此基础上,对胶州湾排污口的布置给出了参考建议。     

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.     

富营养化水体中光学活性物质的垂向分布及其对遥感反射光谱的影响

富营养化水体中光学活性物质的垂向分布对水下光场分布具有重要影响,决定了水色参数定量遥感反演的精度.基于2011年8月和11月在太湖进行的垂直分层采样,分析了水体中光学活性物质含量的垂向分布特征,并探讨了其影响因素及其对水体遥感反射光谱的影响.结果表明,风速是影响富营养化水体中光学活性物质垂向分布的重要因子之一.风速较小(小于3.0 m·s~(-1))或无风时,表层叶绿素a浓度急剧增加,易形成水华;而风速大于5.0 m·s~(-1)时,水体发生垂直混合,底层叶绿素a浓度最大;其它风速条件下,叶绿素a浓度在某一水深处出现极大值.在风速小于5.0 m·s~(-1)的情况下,悬浮物浓度和有色溶解有机物(CDOM)的垂向分布相对均一;当风速超过5.0 m·s~(-1)时,底泥再悬浮过程对两者的贡献较大.在未发生藻华情况下,0~0.5 m水深范围内的叶绿素a浓度均值与波段比值的相关系数最大(r=0.86),对水体遥感反射比的影响较大;而表层悬浮物浓度对水体遥感反射比的影响最大,研究结论可为水色参数含量的精确估算提供方法论支持.     

三峡水库汛后蓄水期典型支流溶解氧与叶绿素a垂向分布特征

采用2018年9月对三峡水库典型一级支流——香溪河和神农溪回水区水质监测数据,分析和对比了香溪河和神农溪的溶解氧和叶绿素a等指标垂向分布特征,讨论了影响其垂向分布的环境因子.结果表明,香溪河与神农溪的溶解氧含量在表层0～10 m和0～12 m水体分层现象明显,且随水深增加而递减.其表层水体的溶解氧饱和度S_(DO)分别为139.20%和107.78%,已经达到过度饱和状态(S_(DO)100%);中层与底层水体溶解氧浓度较稳定,无分层现象.香溪河和神农溪回水区水体中叶绿素a垂向分布与溶解氧分布的规律一致,表层水体中叶绿素a浓度整体上表现为中度富营养化(5μg·L~(-1)Chl-a20μg·L~(-1)).Pearson相关性分析显示,香溪河与神农溪水体中的溶解氧与水温、浮游植物垂向分布之间存在显著相关性,水温分层以及浮游植物的生命活动是影响溶解氧垂向分布的关键因素.叶绿素a与水温和pH呈现出显著的正相关性,与浊度表现为显著负相关性,表明浮游植物垂向分布主要受光照强度沿水深衰减和水温分层现象的影响.     

千岛湖溶解氧与浮游植物垂向分层特征及其影响因素

根据2015年9月对千岛湖坝前湖泊区5个监测点的监测数据,分析了千岛湖溶解氧、水温、pH、浊度、电导率和浮游植物等指标垂向分布特征,并讨论了水体中溶解氧特殊分层与浮游植物垂向分布的影响因素.结果表明:(1)溶解氧垂向分布呈现"表层高,底层低"模式,波动范围在1.95~8.25 mg·L~(-1)之间,平均浓度为5.10 mg·L~(-1).低氧区出现在12~20 m水深,最小值在17 m为1.95 mg·L~(-1).0~12 m内维持在较高水平,垂向差异较小,12~20 m内出现突变骤减,甚至出现缺氧状态(4.0 mg·L~(-1));在20~38 m内溶解氧恢复正常水平,38 m以下因水深增大浓度减小.pH垂向分布与溶解氧分布完全一致,突变区域出现在同一水深.(2)浮游植物垂向上生物量差异明显,S1、S2、S3三断面浮游植物生物量呈现中层表层底层,S4、S5两断面浮游植物生物量底层表层中层,浮游植物在20~30 m区域内生长最好.(3)相关性分析发现溶解氧与水温在温跃层内相关性显著,水体垂向层化作用等物理过程以及浮游生物的活动直接或间接决定了千岛湖湖泊区低氧区的范围与程度.浮游植物与溶解氧、pH显著负相关性,浮游植物在表层主要受水体掺混与溶解氧分层的影响,在底层主要受光照强度的影响.     

流作用下泥沙悬浮释放污染物的数值分析

基于一维垂向模型(1DV模型),建立了波流共同作用下泥沙悬浮释放污染物的数学模型,模型通过验证可较好的描述床面附近紊动特性、水流结构、泥沙垂向分布及污染物解吸释放规律. 利用数学模型,通过设置不同的模拟情景,分析计算了波流共同作用下泥沙悬浮特征、污染物释放动态过程及时空分布特征. 研究表明: 波流共同作用下,吸附态污染物及总污染物垂向分布与悬浮泥沙分布一致,波浪底部边界层的周期性振荡限制了从底部悬扬的泥沙向上部水体的扩散,在近床面存在梯度较大的高浓度层,在悬浮释放的初期,溶解态污染物的垂向分布规律与吸附态污染物一致,达到平衡后,沿垂向均匀分布.水流流速和波浪强度对泥沙悬浮释放污染物有着不同程度的影响,水流对泥沙及污染物的垂向分布影响明显,波浪的影响主要体现在床面附近形成高浓度含沙层和污染物层.     

白洋淀冬季沉积物好氧反硝化菌垂向分布特征及群落构建

为了探究白洋淀冬季沉积物好氧反硝化菌群落垂向分布特征、关键物种和群落构建过程,结合好氧反硝化功能基因（napA）高通量测序技术,进行了微生物多样性分析、物种差异分析、关键物种识别和群落构建过程研究.结果表明,该时期白洋淀沉积物高通量测序得到13 845个OTUs,共分为10个门类,其中第一大门类为变形菌门,达到29.03%～94.46%,从表层到底层呈下降趋势;占比前二的纲为β-Proteobacteria和γ-Proteobacteria;占比前三的属为Cupriavidus、Aeromonas和Thauera.微生物α多样性显示垂向分组间表层沉积物Chao1指数最大为3 327.67±621.28,明显高于底层（2 193.96±455.57）;中层沉积物Simpson指数最大为0.97±0.013,明显高于表层（0.94±0.029）.主成分分析和Venn图显示表层和底层间差异性最显著,Adonis分析表明垂向间存在极其显著差异（P<0.001）;随机森林分析和网络分析的关键物种有交叉相同的物种（Bordetella）,但差异贡献程度最高的物种不同,分别为Ferrimona...     

水藻暴发的影响因素定量化研究初步

采用数值和理论相结合的方法,通过水藻扩散模型定量研究了沉降、扩散、生长、死亡、水深等因素对水藻生长状态的影响,提出初步判断水藻生长状态的判别标准.针对以往研究中对于水藻生长率、垂向紊动扩散系数垂向均匀假设过于简化,与实际情况不符的问题,本文分别研究了考虑光照条件下、营养盐限制条件下以及垂向扩散系数非均匀条件下,对于水藻生长状态以及水藻暴发判别标准的影响,结果发现光照引起的"遮蔽效应",营养盐的"通量限制"都会促使水藻由暴发或衰减状态向平衡状态发展.垂向扩散系数的分布形态对水藻生长状态影响大小受l/H(真光层深度和水深比)的影响,只有当水深较大时,即l/H较小时,应考虑垂直扩散系数垂向分布不均的影响.因此对于水深较小的宽浅湖泊,垂直扩散系数的形态变化对水藻生长状态的影响不明显.     

海州湾南侧悬浮示踪的数值模拟

基于三维自由网格、自由表面、原始方程、有限体积海岸大洋环流模型(FVCOM),建立了M2分潮强迫的海州湾高分辨率三维模拟系统。模拟计算结果经验证吻合良好,较好地模拟了此海域M2分潮的潮流场时空分布特征,西部水域流速在0.35~0.65 m/s,至东部水深40 m附近水域,流速可达0.8 m/s;模拟了来自南部表层悬浮示踪粒子,在前期26 h内示踪粒子水平输移随着时空变化,此后,示踪粒子在120.092E,34.462N附近水下0.6~2 m处做M2分潮周期的上下运动,垂向运动平均速度量级约710-5 m/s量级。     

基于浅水方程的硇洲岛海域二维潮流数值模拟

以浅水方程为控制方程,对硇洲岛海域潮汐潮流进行了数值模拟。采用有限单元法离散求解浅水方程,将底坡源项归并到压力方程,保证了数值解具有和谐性;在限制水深法的基础上进行水深梯度修正,保证动量守恒,准确模拟了干湿变化过程;根据特征线理论建立边界潮位和潮流流速的关系,使得边界变量满足相容条件。研究结果表明:硇洲岛海域潮流为往复流,临近东海岛处海域流向呈NE-SW向,临近雷州湾处海域流向呈NW-SE向。     

针对核电冷源取水安全的海流特征分析

冷源取水安全是核电安全运行的重要环节,并受到多种外海堵塞物的巨大威胁。为有效指导冷源取水堵塞物的防治工作,本文对取水口周围小区域的实测海流数据进行分析。分析发现,受取水影响,取水口附近海域的海流分别为准定常流特征、非规则潮流特征和潮流特征。准定常流区基本分布在取水湾内,且在取水湾口的西南部100 m范围内有延伸分布。非规则潮流区分布在取水湾口外侧,半径约为50 m的区域。距离取水口300 m外的海域基本为潮流特征,受取水影响较小。同时,外海的余流流向为平行岸线的SW向,而取水湾内的余流受取水影响,指向取水口方向,且流速较大。取水湾口的余流较小,受潮流和取水的共同影响。距离取水口300 m范围内的海域,有指向取水口的余流净输运,是防治堵塞物的重点区域。     

三峡水库蓄泄水过程对香溪河库湾水华影响的对比分析

通过对比分析蓄、泄水期间三峡水库干流及支流香溪河库湾的水流、水温、浊度、营养盐等指标,研究了蓄、泄水过程中控制库湾水华的主要因子.结果表明,泄水过程中香溪河库湾叶绿素a浓度显著大于蓄水过程,水华暴发强度差别显著.蓄、泄水过程中以透明度的差异最大,其次依次为表层流速、表底温差、混合层深度、氮磷比、浊度、总氮、水体稳定系数、真光层/混合层深度比等.泄水期间各因子对叶绿素a浓度不存在单一限制作用,藻类生长受各因子的协同作用影响,在观测时段内泄水过程中各因子的变化对藻类生长的限制并不显著;而蓄水期间强烈的倒灌异重流作用加剧了库湾水体的垂向掺混,增大混合层深度,较小的真光层与混合层深度比对藻类生长起到显著的抑制作用.     

滨海电厂温排水影响下的温升平面分布和垂向变化研究——以罗源湾可门电厂为例

本文以罗源湾可门电厂温排水为研究对象,基于现场调查和数值模拟手段,研究了温排水对电厂周边海域水体环境温升的影响,分析了温升的平面分布和垂向变化特征,并绘制了最大温升包络线图。研究结果表明,温升平面分布与电厂海域潮流特征及岸线地形有关。温排水入海后,表层温升水基本上沿与岸线平行方向的电厂上下游海域扩散,沿岸方向扩散距离远大于离岸方向扩散距离。温升最大的区域位于排水口附近,并沿离岸和沿岸方向温升减小,且离岸方向减小更快。在剖面方向上,海水温升影响最大的区域在表层,并沿垂直方向影响区域迅速减小,对水面3 m以下的区域影响很小。潮差对水温的扩散趋势及范围有影响,总体上,潮差越小,温升水的扩散面积越大。     

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%。     

宁波-舟山海域环境容量研究I. 三维潮流数值模拟

基于美国普林斯顿大学的河口、陆架和海洋模式（ECOM）,引入干湿网格法变动边界处理技术,将模型应用于宁波-舟山海域,建立此海域的三维潮流模型。计算结果与实测值符合良好,较好的刻画出此海域分潮的潮流场时空分布特点。     

崎头洋海砂开采对朱家尖沿岸沙滩的影响

采用三角形单元法建立了崎头洋采砂作业区局部平面二维潮流数学模型,潮位、流速、流向和水流运动形态的验证结果与天然海域状况基本一致,在此基础上,对朱家尖东侧沙滩沙子流失现象的成因和机理进行了深入的探讨。研究结果认为:崎头洋采砂工程前后引起的潮流流场变化仅限于工程区本身及其附近区域,对大范围海域的流态没有影响;朱家尖东侧沙滩沙子流失的原因乃是由波浪入射近岸浅水域破碎后掀沙,斜向破波产生沿岸流,潮流和沿岸流共同挟带泥沙输移所致。同时出于保护环境和资源的角度,建议严格控制采砂规模。     

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.     

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。