珠江口水域化学耗氧量、溶解氧、无机磷与有机磷的三维水质数学模拟

珠江沿岸城市排污量大,对污染源治理能力十分有限,大量污染物通过河流或直接排放到珠江口,河口区半封闭的地形及潮水顶托使得污染物不易输送出外海,致使珠江口水质恶化,原有海洋生态环境遭到破坏,反过来制约了经济的发展.     

珠江河口夏季缺氧现象的模拟

夏季底层水体缺氧现象是珠江河口存在的环境问题之一。使用三维水动力-生态耦合模型来分析珠江口缺氧现象的分布状况和产生原因。模拟结果表明:模型能很好的再现珠江口的缺氧敏感性区域和强度。珠江口存在的底层水体缺氧现象是水体强烈层化和生化耗氧过程共同作用的结果。缺氧现象的发展与减退受潮汐涨落的影响。珠江口盐度-潮汐混合锋面和层化作用控制低氧水团的范围和强度。     

有限元法在万宁小海水力学环境数值模拟中的应用

采用Galerkin加权余量法建立二维有限元环境水力学模型,采用不同类型等参数单元拟合不规则边界,采用Newton_ Raphson 法与Gauss型Front法求解方程组,采用时间方向半隐格式增强稳定性.选取海南省万宁小海作为应用区域,对照水文水质实际测验资料,在水动力、盐度和水质(可降解物质)方面展开模拟计算,模拟计算结果与实测值符合较好.     

星湖水动力条件及水质模型的研究I.水动力条件与水环境质量调查

对广东省肇庆市星湖水位、水量平衡、入湖污染源和水质现状进行了 近2年的实测调查，并结合历史资料，分析了星湖水动力特征、水质现状特征和水质变化趋 势。结果表明：星湖水源补给主要是北岭山汇集的雨水和湖面降雨；湖水位主要受人工调节 及降雨的影响，常年变幅不大；湖泊交换系数为1.17；生活污水是主要的污染源，主要的水 环境问题是有机污染和富营养化；最近几年来，总体水质状况变化不大。针对以上 特点，提出了几条治理建议。     

星湖水动力条件及水质模型的研究 Ⅰ.水动力条件与水环境质量调查

对广东省肇庆市星湖水位、水量平衡、入湖污染源和水质现状进行了近2年的实测调查，并结合历史资料，分析了星湖水动力特征、水质现状特征和水质变化趋势。结果表明：星湖水源补给主要是北岭山汇集的雨水和湖面降雨；湖水位主要受人工调节及降雨的影响，常年变幅不大；湖泊交换系数为1.17；生活污水是主要的污染源，主要的水环境问题是有机污染和富营养化；最近几年来，总体水质状况变化不大。针对以上特点，提出了几条治理建议。     

基于高精度海洋动力模型的珠江口羽状流季节和年际变化规律研究

基于高精度海洋动力模型FVCOM (finite-volume community ocean model), 模拟分析了1999—2010年珠江口羽状流的季节和年际变化规律, 并结合经验正交函数(empirical orthogonal function, EOF)分析探讨了影响珠江口羽状流扩展变化的主要动力因子。采用模拟时段内的现场观测数据对多年模拟结果进行验证, 结果表明模型具有较高的精度, 能够较好地模拟珠江口羽状流的扩展变化规律。模拟结果显示, 珠江口羽状流存在显著的季节变化。夏季, 受大径流和西南风的影响, 羽状流的扩展呈现双向特征, 即粤西沿岸扩展和粤东离岸扩展同时存在, 扩展范围最大; 冬季, 径流衰减为最小值, 风场转变为强烈的东北风, 羽状流被紧紧挤压在西岸, 形成狭窄的条带状, 扩展范围最小; 春、秋两季属于过渡季节, 羽状流扩展情况类似, 均表现为沿岸向粤西扩展。年际变化层面, 夏季羽状流的年际变化最为显著, 呈现粤东扩展占优型、近似对称型和粤西扩展占优型三种形态; 春季羽状流的年际变化次之, 羽状流的差异主要体现在珠江口和粤西海域; 秋、冬两季羽状流的年际变化较小, 尤以冬季最小。EOF分析的第一模态可以解释整体变化的91.2%, 反映了径流量对珠江口羽状流的影响; 第二模态可以解释整体变化的4.1%, 反映了盛行风对珠江口羽状流的影响。     

珠江三角洲河网一维水动力模拟的有限元法

仿照四点隐式差分法在每个单元内部形成独立的单元方程组,改进有限元软件包RMA对潮汐河网水动力进行一维数值模拟.通过空间、时间上的离散,利用Galerkin法弱形式构造圣维南方程组的有限元控制方程组,运用Newton_ Raphson 法和FRONT法求解非线性总体方程组,结合边界条件和初始条件求得数值解.根据2001年实测数据,对珠江三角洲河网进行了水动力数值模拟计算,其计算结果与实测值、经典FDM计算值相符.     

基于红树林种植的滨海湿地恢复效果研究

滨海湿地具有重要的生态意义和社会价值。由于社会经济的高速发展,滨海湿地面临着退化和消失的状况。基于红树林种植的滨海湿地恢复模式,是华南沿海传统围垦养殖区湿地恢复的方式之一。对深圳湾滨海湿地恢复工程开展为期1a的监测分析,结果显示:红树植物桐花树Aegiceras corniculatum对人工湿地生境适应性较好,秋茄Kandelia obovata、木榄Bruguiera gymnorrhiza需要在一定人工辅助条件下进行栽培。人工恢复湿地可使遭受污染的4类海水指标大幅改善,溶解氧、COD分别净化为Ⅱ类和Ⅲ类。建议今后尝试增加种植红树植物的种类,使用红树小苗并采取密植,投入适度的人工管理,延长水质处理期,采取多级水循环流程。     

围填海对伶仃洋水流动力的短期影响模拟研究

利用已经过验证的高分辨率三维海洋动力模型FVCOM,根据1984—2014年内伶仃洋的围填海变化情况,结合情景模拟案例,研究分析围填海对伶仃洋水流动力的影响,探究截流式和顺流式围填海对伶仃洋不同季节的水平余流场、垂向环流结构以及潮汐变化过程的影响。研究结果表明,围填海对伶仃洋的余流流向没有明显影响,但对余流速有较大的影响。在水平方向上,截流式围填海使得周边海域的余流速明显增大,增幅在0.02～0.25 m/s不等,其中口门区域受到的影响最大;相较于底层流场,表层流场受围填海的影响相对更大,围填海以南的较远海域在表层出现一条强度逐渐减弱的流速减小带,减幅在0.02～0.15 m/s不等,且影响范围与流场的分布密切相关,在夏季向南延伸,在冬季向西南延伸。顺流式围填海的影响则主要分布在伶仃洋两侧沿岸,并且不同季节的影响特点有一定区别,在夏季使得内伶仃洋东岸海域流速增大,但在冬季使其流速减小,变化幅度均在0.02 m/s以上。在垂直方向上,围填海使口门区域余流的纵向流速梯度增加,并且改变了伶仃洋余流的垂向分布情况,总体表现为远离围填海的海域表、底层余流的流速减小,中上层余流的流速增大;与此同时,围填海大幅度改变了周边海域的横向流速,并且在伶仃水道、矾石水道等区域产生了新的横向环流。围填海使得河口至围填海的余水位明显上升,使得伶仃洋海域的余水位下降,余水位梯度的增大是围填海周边余流速增大的主要原因。另外,围填海影响了伶仃洋的潮汐变化过程。在大潮期间,围填海改变了伶仃洋海域涨落潮时的潮流流速,使得周边海域落急流速增加,较远海域落急流速减小,而涨急流速都减小;同时,围填海使得海域涨落潮时的潮位受到一定影响。围填海最终使得伶仃洋的潮汐相位提前了20～35 min。     

北部湾温度锋的季节与年际变化

采用8a(1991—1998)的卫星遥感海水表面温度资料(AVHRR SST)对北部湾温度锋的季节变化与年际变化规律进行了探讨。北部湾海区温度锋的季节态强弱趋势为春季最强，夏季、冬季次之，秋季最弱。在年际时间尺度上，温度锋强度与SST距平(SSTA)存在响应关系，表现在：1)SST正距平对应较弱的锋面产生，负距平对应较强的锋面产生，这种相关性在冬季表现得最为明显；2)锋面的强弱与SSTA绝对值存在正相关关系，即SSTA变化越大，锋面越强。在冬季，温度锋强度与海面风经向分量相关，在偏北风异常情况下，锋面较强；反之，锋面较弱。