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。     

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。     

普兰店湾潮流场数值模拟

针对近年来我国近海海洋环境影响评价的需要，运用具有移动边界的潮波动力学有限 差分模型，模拟了普兰店湾 潮 流场，复演了该湾的潮流结构和时空变化过程。验证结果表明，模拟计算的流速平均差为－1.52cm/s，流向平无差为-2.5 度，完全符合潮流预报的精度要求。     

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。     

三亚电厂工程影响潮流场数值模拟

运用嵌套方法对拟建三亚电厂工程海域潮流场进行了数值模拟，预测了电厂码头工程对潮流场的影响。模拟结果表明，嵌套方法的应用更精确地模拟了海岸线的几何形状，提高了工程海域潮流场的精度，清晰地再现了流场的微细结构。     

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。     

海州湾浮游植物总量的多元分析

基于2004年至2007年海州湾海域浮游植物总量及各种环境因子的实测数据,采用了多元-统计分析方法,对调查水域中与浮游植物总量变化相关的主要环境因子作出判断.结果表明:浮游植物总量与环境因子Chl-a、DO、pH、COD、Ts关系密切.特别是浮游植物总量较大(>1.0×104/dm3)时,环境因子DO有强的响应.通过多元线性回归分析得出,当浮游植物总量较大时,环境因子DO和Chl-a是指示浮游植物总量的关键因子.     

镦挤变形的数值模拟

建立了镦挤变形的模式,采用上限元技术模拟了镦挤变形的全过程,并讨论了摩擦和模口尺寸等参数对变形力和金属流动的影响。     

外海抛泥过程中悬浮泥沙扩散输移的数值模拟

建立了平面2D潮流和增量悬沙输移扩散的数学模型,通过非结构网格的有限单元法离散求解.应用该模型对苍南电厂港池和航道疏浚物抛泥过程中悬沙扩散输移模拟,模拟结果与工程施工过程的监测结果吻合较好,数字化的再现了抛泥过程中悬沙的输移扩散机理,为苍南电厂港池和外航道疏浚物倾倒区选划和环境影响评价提供了依据.     

汕头港水域潮流运动的三维数值模拟

本文建立了汕头港水域的三维潮流数学模型，并采用交错网格（Ａｒａｋａｗａｃ）的差分方法求解，实际运用表明，该模型计算程序简单，计算结果合理，精度较好，模拟结果能较好地揭示计算区域内的潮流结构特征。     

Numerical simulation of alga growth and control in Dalian Bay

WAHMO model was used to simulate the distribution of pollutants in Dalian Bay, China as to predict well as the growth and control of alga. The observed and predicted values of main pollutants showed a good trend at all study locations and the different between them can be ignored. Simulation results illustrated that phosphate was one of limited factors to control algal growth at the location near the sewage outfall, meanwhile, away from the sewage outfall, the synergy of ammonium nitrogen and phosphate was the limited factor.     

Numerical simulation of alga growth and control in Dalian Bay

WAHMO model was used to simulate the distribution of pollutants in Dalian Bay, China as to predict well as the growth and control of alga. The observed and predicted values of main pollutants showed a good trend at all study locations and the different between them can be ignored. Simulation results illustrated that phosphate was one of limited factors to control algal growth at the location near the sewage outfall, meanwhile, away from the sewage outfall, the synergy of ammonium nitrogen and phosphate was the limited factor.     

海州湾水质模糊综合评价及其演变分析

运用模糊数学的方法对海州湾近岸海域水质26 a间的主要污染物进行了综合评价,结果表明水质级数在波动变化中总体上呈现两个峰,峰值分别对应1985年和1997年,特征值最大,污染最严重,其余年份大部分水质位于2类至3类之间。水质演变的原因是多方面的,分为陆域污染源和海上污染源两部分,与近岸海洋工程以及经济发展有密切关系。研究结果对于掌握海州湾近岸海域水质环境的动态变化以及对近岸海域环境保护和海洋管理具有重要意义。     

南黄海辐射沙脊群潮汐通道水流输运示踪模拟

将三维水动力模型MIKE3耦合粒子追踪模型,模拟辐射沙脊群海域西洋、陈家坞槽、苦水洋、黄沙洋四个主要潮汐通道和沙脊群顶点处的粒子运动轨迹,探讨潮汐通道间的水流运动、物质输运及交换特性。结果表明:潮汐通道内涨潮期表层粒子净位移大于落潮期;小潮期间,表、底层粒子运动轨迹相似,主要为潮汐通道内的往复运动;大潮期间,各通道粒子轨迹主要为往复运动和顺时针螺旋状横向运动两种形式,不同通道或同一通道的表、底层轨迹均不同,且不同的释放时刻粒子越出通道的程度也不同,表层粒子的运动范围更大,而底层相对集中。粒子运动轨迹由西洋通道的往复流和其余区域不同程度的旋转流所控制。与小潮相比,大潮期间潮汐通道的水体垂向环流及水体交换更为明显。通道内的水流横向输运能力主要取决于横向环流流速与纵向主流流速的相对强弱,同时也受局部地形影响。辐射沙脊群顶点处粒子大多数向岸,少量向南、北沿岸运动,表明近岸水流和物质迁移的主要向岸趋势。本研究结果可为辐射沙脊群海域水环境的管理提供理论支撑。     

海州湾表层沉积物中氮的赋存形态及其生态意义

于2014年10月在海州湾采集表层沉积物,利用分级浸取分离的方法,对其中的离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)及强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)4种可转化态氮(TTN)的含量进行了分析测定,结合沉积物的有机质含量(TOC)、粒度分布,讨论了各形态氮的生态意义.结果表明:IEF-N、WAEF-N、SAEF-N、SOEF-N、非转化态氮(NTN)、总氮(TN)的平均含量分别为12.63、5.78、8.93、85.32、568.93和681.59 mg·kg-1;各形态氮在TTN中所占的比例大小顺序为SOEF-N(75.73%)IEF-N(11.21%)SAEF-N(7.93%)WAEF-N(5.13%).研究还表明,沉积物中TN与TOC和粒径具有显著的相关性(p0.01);WAEF-N与TOC具有显著的相关性(p0.01),与粒径也具有显著相关性(p0.05),其他形态氮与TOC、粒度分布均有一定程度的相关关系;各形态氮与水体中的溶解态无机氮(DIN)、叶绿素a具有相关性,说明沉积物中的氮对海洋生态环境有着重要意义.     

海州湾潮滩重金属污染的历史记录

近岸海域是区域源汇过程的汇,记载了区域环境演变的重要信息.2010年在海州湾潮滩采集得到4个沉积物柱样,对沉积物柱样进行了重金属元素测定,结合核素210Pb测年结果,研究了海州湾潮滩重金属污染历史及人类活动对其影响.运用Al元素作为粒度的代用指标对重金属进行标准化,并获取了重金属富集系数和人为污染的重金属通量.研究表明,粒度控制效应并不是影响海州湾潮滩地区重金属分布的最主要因素,并且各重金属元素之间具有良好的相关性,说明该区域重金属元素具有来源一致性;海州湾潮滩沉积物中除重金属Cr和Cu表现为弱富集外,其他重金属元素Cd、Cr、Cu、Mn、Pb和Zn均表现为强富集,并且表层沉积物中重金属含量均高于该区域的背景值,这表明近50年以来,海州湾潮滩已明显受到人类污染源的影响,从而造成沉积物中重金属不断富集累积;自20世纪50年代至2000年初海州湾潮滩沉积物中人为污染活动输入的重金属通量呈现出波动增加的趋势,这种变化特征与区域社会、经济发展阶段相吻合;而从2005年以来随着区域产业结构优化调整,环境监管力度加强,潮滩沉积物中人为来源的重金属通量呈现出减少的趋势.     

海州湾海洋牧场的长期环境效应研究

为探讨海州湾海洋牧场的长期环境效应,调查了2010~2015年牧场区和对照区沉积物总氮（TP）、总磷（TN）、水体活性磷酸盐（PO₄^3--P）、总溶解无机氮（DIN）含量,浮游植物和底栖动物的生物量.结果表明：人工鱼礁和贻贝、藻类的养殖造成了牧场区沉积物TN的累积,由2010年的266.62mg/kg增加至2015年的596.21mg/kg.浮游植物的高丰度加快了牧场区和对照区沉积物生物有效性磷的释放,造成TP含量呈减小趋势.牧场区由2010年的547.26mg/kg下降至2015年的317.25mg/kg,对照区由2010年的438.21mg/kg下降至2015年的342.97mg/kg.TP含量的空间分布由牧场区（547.26mg/kg） > 对照区（438.21mg/kg）转变为牧场区（317.25mg/kg） < 对照区（342.97mg/kg）.底栖动物对沉积物-水界面的营养盐交换通量的贡献较低,不是TP、TN变化的主导因素.牧场区DIN含量更易受到沉积物TN的影响,对照区PO₄^3--P的含量变化与TP保持了一致性.高溶解氧环境和高TN含量为牧场区提供了内源性的NH₄⁺-N.牧场区的N/P更接近最适值,海州湾海洋牧场建设取得了一定的生态修复效果.     

海州湾海洋牧场人工鱼礁投放对营养盐的影响

为了解海州湾海洋牧场人工鱼礁投放对营养盐的影响,基于2008—2015年间共24个航次水质调查资料,分析了海州湾海洋牧场鱼礁区和对照区活性磷酸盐(PO_4~(3-)-P)、活性硅酸盐(SiO_3~(2-)-Si)和溶解无机氮(DIN)的浓度、组成及营养盐结构的变化.同时,比较了鱼礁区和对照区营养盐的变化,初步分析了人工鱼礁投放量与营养盐的相关性,尝试探索人工鱼礁投放对营养盐浓度与结构的影响.结果表明,鱼礁区和对照区PO_4~(3-)-P、SiO_3~(2-)-Si浓度均呈现出秋季夏季春季的特点,且鱼礁区高于对照区.DIN在鱼礁区和对照区也呈现出同样的季节变化特点,但鱼礁区的变化幅度显著大于对照区.海洋牧场人工鱼礁的投放使鱼礁区PO_4~(3-)-P和DIN浓度增加.受热力学平衡的影响,对照区DIN浓度也出现了增加,而PO_4~(3-)-P受人工鱼礁投放的影响小.鱼礁区和对照区SiO_3~(2-)-Si受人工鱼礁投放影响均不明显.另外,海洋牧场DIN组成也发生了改变,2012年前NO_3~--N为DIN主要组成,之后为NH_4~+-N.营养盐结构分析显示,海州湾海洋牧场营养盐对浮游植物主要表现为磷限制.     

胶州湾夏季悬浮颗粒物组成特征研究

2005年8月采用FACSCalibur流式细胞仪等方法对胶州湾夏季悬浮颗粒物组成特征及影响因素进行了研究.结果表明,胶州湾夏季悬浮颗粒物浓度范围在12～17.4 mg/L,浓度从湾内到湾口有逐渐减少的趋势;悬浮体中有机颗粒物占总颗粒物数量的58.73%～72.1%,以小于1 μm的颗粒为主,1～2 μm,2～5 μm,大于5 μm的颗粒数量依次递减;活体颗粒含量达到40.05%～61.37%,并且活体颗粒的粒径也比较小,其粒径分布趋势与有机性颗粒分布趋势相似;有机颗粒、活体颗粒分布都具有近岸较高,离岸较低的特点;表层悬浮物有机颗粒、活体颗粒含量分别与温度、pH值和PO3-4-P之间具有较好的相关性.