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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

罗源湾海水中粪大肠菌群的来源及空间分布

2002年1月到2005年12月通过多种方式对罗源湾海水中的FCB(粪大肠菌群)数量、来源及空间分布进行了调查.结果表明:湾内主要水域FCB的数量在<0.02～≥24 /mL之间,入海河流、沿岸居民的生活和农业生产活动以及海上网箱养殖是罗源湾海水中FCB的主要来源,其中湾内主要的入海河流FCB超标严重,入海河流是罗源湾内FCB污染的最主要来源.罗源湾内 FCB空间分布与盐度呈负相关(R2=0.84),空间分布表现为,西高东低、内腹海区高于湾口,近岸海区高于湾中央海区,表层高于底层,网箱养殖区高于非网箱养殖区,松山垦区由于受到河流入海的影响成为罗源湾内污染最严重的海区.     

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.     

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。     

基于现场观测数据的三门核电站冬季温排水时空特征分析

基于2022年冬季三门湾海域20个定点站和2条走航测线的水温观测数据,分析了三门核电站冬季温排水的时空特征。受温排水影响,冬季观测海域表层水温通常为10 ℃～19 ℃。从垂向上看,位于排水口东侧的分层水温测站存在温度层化,表底温差平均值在大、小潮期间分别为0.16 ℃～1.21 ℃和0.51 ℃～2.37 ℃,小潮期间温度层化较强且持续时间较大潮期间长3～13 h;其余分层水温测站的水体总体呈混合均匀状态。涨急和涨憩时刻,温排水主要被限制在排水口外较小的区域,并向北经猫头水道进入蛇蟠水道;落急和落憩时刻,温排水则向南影响南部滩涂及其以东海域。以1 ℃温升为标准,涨潮时段温排水最远可影响到排水口西北约3 km处,落潮时段温排水最远可影响到排水口东南约5 km处。三门核电厂址以南各测站小潮期典型潮时水温通常比大潮期高0.5 ℃～5.0 ℃,说明三门核电站以南海域在小潮期受温排水的影响更大。     

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。     

罗源湾海水与外海水的交换研究

根据多年的实测潮位资料，分析罗源湾的潮注特征，并计算出该湾的纳潮量，海水的交换率及海水半更换期。结果表明：罗源湾潮差较大，具有较大的纳潮量、大潮期间该湾的总纳潮量可达到０．９６×１０＾９ｍ＾３。就平均而言、罗源湾海水的半更换期约为１７个潮周期。     

2008～2012年钦州湾海域水环境要素的多元分析

为判别钦州湾海域水环境质量特征,采用多元统计分析方法对2008~2012年钦州湾13个站位的监测数据进行了因子分析及聚类分析。结果表明,2008~2012年间影响钦州湾水质的环境要素主要为DIN及PO4-P,其中约有24.1%的DIN监测数据及5.4%的PO4-P的监测数据显示钦州湾DIN及PO4-P含量超过国家三类水质标准限值,同时约有4.6%的Chl a监测值超过海水的富营养化阈值。对5 a的监测数据进行因子分析及聚类分析后,统计分析结果表明钦州湾水质主要受入海径流因素影响;钦州湾海域水质可划分为两大类:内湾水质受入海径流控制,影响其水质的环境要素为N、P营养盐;而外湾水质则受沿岸排污及毗邻外海水体交换的共同影响。综合各站位的因子得分,钦州湾湾口处水质最好,湾颈处次之,湾顶处水质最差。     

深沪湾水交换特性的研究

纳潮量与水交换时间的大小直接决定了半封闭海湾内污染物的稀释速率,因此对其进行深入探讨对于预测湾内水质的长期变化具有重要意义.本文以11个分潮共同驱动一个三维斜压海流模式用以模拟深沪湾的潮汐潮流,进而计算出深沪湾的纳潮量.另外,浓度为1 g/m3的保守示踪物在模型启动之初被作为初始条件均匀投放在湾内,观察其后示踪物浓度随涨落潮流的变化情况,进而可以估算出深沪湾的半交换周期约为14 d.     

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。     

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。     

昌黎近岸海域扇贝养殖区沉积物-水界面溶解无机氮磷及尿素扩散通量研究

分别于2015年12月、2016年4月和2016年9月,分3个航次采集了昌黎近岸海域扇贝养殖区沉积物柱状样品和原位底层海水,通过实验室培养法对该水域沉积物-海水界面DIN,DIP和尿素的扩散通量进行了测定。结果表明,昌黎近岸海域扇贝养殖区沉积物-海水界面DIN的扩散通量平均为52.72 μmol/（m2·h）,DIP年平均通量为0.074 μmol/（m2·h）,尿素年平均通量为1.00 μmol/（m2·h）,扩散方向总体表现为从沉积物向上覆水扩散。昌黎近岸扇贝养殖区沉积物-海水界面尿素的通量为胶州湾通量的2~3倍,为黄海通量的2倍多,沉积物所提供的尿素为北戴河抑食金球藻褐潮的爆发提供了可能。沉积物每年向养殖系统输入的DIN总量估算为1680.73 t,溶解无机磷为2.36 t,尿素为136.66 t,表明沉积物是昌黎近岸海域扇贝养殖区水体氮磷,尤其是溶解无机氮和尿素的重要输入源。     

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%。     

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。     

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。     

浓盐水排海对渤海湾盐度分布的影响预测

利用MIKE21模型进行浓海水排放对渤海湾海水盐度分布影响的研究,分别以天津大港和河北黄骅两地建设海水淡化工程所排放的浓海水量为输入条件,模拟预测了渤海湾不同潮期和工程规模浓海水排放的扩散状况。结果显示,浓海水的稀释扩散受潮流的影响较大,总体来讲小潮低潮时排海的浓海水稀释扩散效果最差,大潮低潮和小潮高潮时次之,大潮高潮时扩散效果最好;建设10×104 t/d以下的海水淡化工程浓海水排海对周围海区的盐度影响不显著,建设50×104 t/d以上的大型海水淡化工程时,小潮低潮时盐度升高波及面积最大,高于背景值1.5 PSU的面积为31 km2,最远离岸距离为6.74 km,所以大规模海水淡化工程的选址、浓海水排海方式均要进行合理规划、选择,尽可能降低其对海洋环境的不利影响。