生态修复后普兰店湾水体交换数值研究

本文基于非结构化数值模型研究了普兰店湾的水动力特征,耦合输移扩散模型研究不同修复方案对水交换的影响。模拟得到:普兰店湾内涨落潮流向与岸线走向一致,池梗拆除增加15%的水域面积,提升了10%的海湾纳潮量。方案一工程后池梗高程较低,滩涂漫滩及干出流场较为均匀;方案二工程后池梗相对较高,池梗之间流速较大,滩涂流场较为杂乱。工程前湾中水体半交换时间为0～70天左右,湾底区域在70天以上,方案一工程实施后,湾中半交换时间降至50天,方案二降至60天;工程前湾内平均半交换时间为36.8天,方案一下降至 24.0天,方案二降至 28.5天,方案一较方案二提升12%,对湾内水质改善更为明显。     

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。     

普兰店湾水中化学要素分布及环境现状初步研究

本文以1990年7月环境调查资料为基础,探讨了普兰店湾水体中化学要素pH、S、DO、COD,营养盐(NO_3-N、NO_2-N、PO_4-P)重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)油类等分布特征表明,主要是在潮流水动力支配下,形成扩散带。且各要素含量都处于海水正常浓度水平,属于一类海水水质。文章对各要素进行了相关分析并阐述其之间关系,最后得出该湾水体环境现状和养殖业的经济资源开发初探。     

普兰店湾水交换能力及排污布局合理性分析

本文研究了普兰店湾在潮汐作用下的水交换时间,并在此基础上结合普兰店湾排污口布局现状、海洋功能区划与2015年春季水质大面调查结果,讨论了普兰店湾现有排污布局的合理性。以ROMS模型构建的渤海-普兰店湾高分辨率嵌套潮流场模型为基础,利用拉格朗日粒子追踪法计算了湾内的水交换时间分布,结果显示受岸线和水深分布的影响,普兰店湾水交换能力区域差异明显,西边界湾口开阔区域水交换能力较强,海湾中部和湾顶区域水交换能力较弱。海湾中部潮余流场呈现逆时针漩涡状结构,对湾中部与湾顶区域污染物向湾外扩散起到了阻碍作用,致使以上两区域的水交换时间达到300 d以上。普兰店湾内主要排污口大都分布于湾东部水交换能力差的区域,排海污水难以向外界扩散而易于形成聚集。2015年春季水质大面调查结果亦显示,普兰店湾中部与湾顶排污口聚集区域水质差于海洋功能区划的水质标准。应根据普兰店湾水交换能力的分布特点,合理规划排污布局,从而改善湾内水质状况。     

基于MIKE3模型的珠江口水体交换研究

根据珠江口地质地貌特征,分析河口范围内海洋与陆地相互作用的特点,结合前人对河口湾水体交换原理及其应用的相关研究,提出适合于珠江口水体交换研究的计算方法,并利用MIKE3模型建立珠江口河口八大口门到外海伶仃洋的三维水动力模型,在一个月的模拟与验证下,利用模拟结果,计算出珠江口水体交换的时间,分析河流流量、外海潮汐与珠江口水体交换的相关性,并与同类河口水体交换的情况进行对比研究,分析影响珠江口水体交换时间的因素。     

“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.     

钦州湾海域纳潮量和水交换能力的数值模拟研究

利用MIKE21 FM建立了钦州湾海域二维潮流模型,通过验证,结果与实测资料吻合良好,在此模型基础上分别选取企沙镇-乌雷村连线和21.75°N作为钦州湾和茅尾海的湾口断面,计算了钦州湾和茅尾海的纳潮量;在潮流模型的基础上耦合保守物质的对流扩散模型,分别对有无径流条件下钦州湾和茅尾海的水交换能力进行数值模拟研究。结果表明:钦州湾纳潮量最大为17.1×108m3,最小为1.89×108m3,平均9.20×108m3;茅尾海纳潮量最大为5.5×108m3,最小为0.62×108m3,平均2.96×108m3;有径流时钦州湾水体半交换时间为17.5 d,茅尾海半交换时间为9.3 d;无径流时钦州湾水体半交换时间为60.8 d,茅尾海半交换时间为45.4 d。     

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。     

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。     

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。     

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。     

象山港潮余流结构及水体半交换时间数值研究

基于三维FVCOM模型研究了象山港的潮流场特征,同时耦合Lagrange粒子追踪法及保守污染物输运模型,研究了湾内余环流结构、粒子长期迁移轨迹和湾内水交换特征等。结果表明:象山港海域为非正规的半日浅海潮,其中M2为其主要分潮;潮致余环流的特征明显,湾外分为两支,一支自牛鼻山水道东岸流入,绕六横岛经佛渡水道南部流出;第二支由佛渡水道进入湾内,并在口门内偏转再经牛鼻山水道西侧流出,其部分水体在牛鼻山水道中部与第一支汇合;西沪港以西峡湾内的余流基本指向湾口,西沪港内余流则指向口门;考虑湾内水体与湾外整体交换时,西沪港的污染物半交换时间在90 d左右,黄墩港和铁港内半交换时间在180 d左右,两支余流作用范围内的湾口半交换时间在20 d以内。     

岸线变迁对芝罘湾海域水交换的影响研究

以典型半封闭海湾—烟台芝罘湾为研究对象,基于多时相遥感影像和地形资料,提取1976—2016年4个时期岸线数据,建立芝罘湾二维对流—扩散模型,采用水交换率研究岸线变迁影响下的芝罘湾水交换能力变化过程,针对岸线变化显著的芝罘湾西部,划分为5个子区域深入分析区域水交换能力的分异特征。结果表明:芝罘湾岸线不断背陆向海曲折增长,海湾西部岸线变化强烈,40 a间岸线增长58.17%,港口码头建设是引起岸线变化的主要原因。芝罘湾水交换能力呈现先增强（1976—1991年）而后减弱（1991—2016年）的特征,海湾平均半交换周期整体呈现增长趋势,2016年（127 h）较1976年（92 h）增长了35 h。芝罘湾西部水交换能力区域性差异较大,北港池、三港池和一港池的形成是芝罘湾水交换能力由强到弱变化的主要原因。     

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。     

137Cs在大鹏澳中迁移分布的数值模拟与预测

137Cs作为广东核电站放射性排出核素之一,具有高残留,高积累的特点.悬浮物对放射性核素的吸附沉降是影响海湾水体中核素迁移的重要机制之一.为正确评价核电站放射性排出物对大亚湾海湾水域的影响,建立了考虑悬浮物吸附沉降影响的深度平均二维对流扩散模型,模拟了放射性核素137Cs在大鹏澳内的迁移分布状况,并对未来湾内水质进行预测.模拟预测表明若维持当前排放量,未来50年内海湾中137Cs活度并没有呈持续上升趋势,局部虽略有累积,但活度值仍很小,最大仅约4Bq/m3,说明悬浮物吸附137Cs沉降对海湾的自净作用不容忽视. 137