港口工程建设对莱州湾水动力环境影响的数值研究

应用ＭＩＫＥ２１建立莱州湾平面二维潮流模型,对港口工程建设前后莱州湾内潮流场进行数值模拟,研究不同工程岸线下莱州湾水动力特征。通过莱州湾的连续实测海流数据与模拟结果进行比较,可以看出两者趋势基本符合,说明该模型能较精确地反映该海域工程前后的潮流场分布情况。计算结果表明：潍坊港双堤建设后,堤身两侧潮流流速有所减小,堤头附近潮流流速明显增大,广利港规划方案实施后,位于新形成“湾”内的潮流流速均存在不同程度的减弱,而“湾”口潮流流速均增大;港口工程建设对潮流场的影响主要集中在工程邻近海域,由于潍坊港和广利港的布局占据了莱州浅滩至老黄河口南侧海域的近１／４,因此港口工程的实施对潮流场的影响还是明显存在的。     

渤海莱州湾南岸滨海平原的黄土

莱州湾南岸平原为邦庐大断裂控制下的断块坳陷区,沉积了巨厚的新生代地层,成为目前国内海陆变迁研究的重要场所[1].本文对该地区黄土的研究,为本区海陆环境变迁、我国黄土的研究增添了新的内容,有其重要意义.     

普兰店湾潮滩养殖围堰工程拆除前后水动力特征的数值分析

普兰店湾四周大量的滩涂逐步被开发成海参及贝类围堰养殖池塘,致使普兰店湾出现自然岸线不断萎缩、水体交换通道堵塞等系列问题,通过拓宽海湾水体交换通道恢复其水文和水动力条件是重要的手段之一。文章采用 MIKE21 模型对普兰店湾的潮流分布特征进行数值模拟,在潮位、流速模拟验证的基础上,对比分析了养殖围堰拆除工程实施前后普兰店湾的水动力情况。结果表明：养殖围堰拆除区域的局部滩涂流速增大,其值在0.3~0.4 m/s左右变化,围堰拆除对于距离在1.5 km以内的海域有一定影响,而对较远的金州湾及外海的整体流场基本无影响;拆除养殖围堰拓宽了普兰店湾的水域面积,提高了湾内的涨落潮流速,湾内的纳潮量增大了8.535%,位于北岸的养殖池拆除区域流场呈现明显的潮滩特征,上述变化有利于加快潮滩上盐沼植物、海洋生物生境的营养物质交换。     

龙口湾水动力特征及其对人工岛群建设的响应

基于龙口湾及附近海域的水文实测资料,利用Mike21数学模型模拟了人工岛建设前后的潮流、波浪、纳潮量及水交换率等水动力特征,探讨了人工岛群建设对龙口湾水动力环境的影响。结果表明,人工岛建设显著改变了龙口湾潮流场特征及水体运动路径,湾内受到人工岛的阻挡,流速普遍减小,局部区域潮流运动形式由往复流变为旋转流,流向变化较大,余流形成多个涡旋;湾外由于堤头挑流作用导致局部区域流速增大且余流流速增大,潮流运动形式未发生明显改变。受人工岛的掩蔽作用,人工岛及附近区域的波浪有效波高普遍减小。龙口湾潮位出现北部最大潮差变小、南部最大潮差增大的格局,壅水作用导致人工岛内部水道潮差变化明显。人工岛建设直接占据了龙口湾海域面积,导致其纳潮量明显减小,水交换率呈现南部和北部增大、人工岛北侧以及内部水道减小的特征,人工岛造成的水动力环境的改变是影响水交换率变化的主要原因。人工岛群建设导致龙口湾内的潮流、波浪、纳潮量以及水交换等水动力特征减弱,是引起龙口湾水动力条件变化的根本因素。     

莱州湾东岸近岸海域规划围填海后冲淤演变预测

运用Mike21模型中的水动力模块对研究区的潮流场进行了模拟,分析研究区的冲淤趋势;利用经验公式,对波浪和潮流进行耦合,计算出极端条件下的最大冲刷深度,对比规划用海实施前后的最大冲刷深度,以对该区域的海岸防护、工程选址等提供科学依据。结果表明:受到填海工程的影响,龙口湾内有轻微淤积,界河至石虎咀近岸海域的波浪和潮流受工程影响而变小,冲刷强度变弱。     

莱州湾南岸海水入侵类型及其分区

渤海莱州湾南岸，是我国海水入侵灾害最严重的岸段。依据入侵物源可将广义海水入侵划分为两种基本类型：来源于现代海水的狭义海水入侵和物源于浅层第四纪沉积层中古海水（包括一般地下咸水及地下卤水）的地下咸水入侵。它们的成因、机理和危害差异明显；地下卤水入侵是一种特殊类型，造灾程度最高。海岸地貌和第四纪水文地质环境，是控制海水入侵类型区划的主导因素。莱州湾南岸不同岸段海岸环境差异，形成了海水入侵区、地下咸水入侵区和海、咸水混合入侵区３种类型区，可具体区划为：莱州市北部海岸海水入侵区，胶莱河－沙河河口平源海、咸水混合入侵区，昌邑北部潍河河口平原海、咸水混合入侵区，寿光北部平原地下咸水入侵区等４个区。类型区划分将有助于海水入侵灾害防治工程。     

集约用海对莱州湾水动力环境影响的数值模拟研究

在考虑水体斜压的基础上利用MIKE3三维数值模型的HD和Ecolab模块,对莱州湾的水动力环境进行了数值模拟,并将验证良好的该模型用于分析预测集约用海工程的实施对莱州湾水动力环境造成的影响。研究结果表明:工程并不会大范围改变莱州湾海域的水动力特征,影响主要集中在工程区附近,距工程新岸线约20 km处,流速变化率在15%左右甚至更小;工程造成海湾纳潮量在大小潮期分别减小0.29%和1.07%,海湾与外海水交换能力被削弱,可能会导致湾内水体污染加剧;工程实施后海湾PO_4-P平均浓度升高,DIN平均浓度降低,N/P比下降,海域磷限制作用被削弱。     

唐岛湾水动力环境影响预测模拟

唐岛湾位于青岛经济技术开发区行政商务中心与薛家岛旅游度假区之间,属原生构造湾,湾内外的水体交换量反映了其环境自净能力,对制定环境整治规划、改善湾内水环境质量具有重要意义。文章进行了潮流场的数值模拟、湾内外水体交换数值模拟以及纳潮量的计算,并通过2008年唐岛湾实测海流资料进行了检验,计算结果与实测结果吻合良好,较好地反映出该海域M2分潮潮流场时空分布的基本特征。     

泥质潮滩的海水-地下水交换量化研究——以莱州湾南岸为例

本文目的是利用数值模拟量化研究莱州湾南岸泥质潮滩的海水-地下水交换。选取的典型剖面长约3 800 m,坡度小于1%,沿剖面选取5个监测点,观测地下水的水头和盐度,分析其随时间的变化规律。概化水文地质条件基础上,用SEAWAT-2000建立二维数值模型,模拟水流的流动并将水头模拟值和观测值进行拟合。基于良好的拟合结果,计算出海底地下水排泄(Submarine Groundwater Discharge,SGD)量为17.46 m3/m/d,海水流入量为2.71 m~3/m/d。文章最后提出了观测和模拟过程中存在的问题,需要今后进一步解决。     

莱州湾南岸滨海平原地下卤水水化学特征

综合运用数理统计分析方法对莱州湾南岸滨海平原地下卤水样品的水化学特征进行分析,结果表明:莱州湾南岸地下卤水水化学总体特征与海水一致,rNa/rCl,rK /rBr和rMg/rCa系数反映出当地地下卤水来源于沉积古海水,并且海水浓缩程度很高,而变质作用较弱;主成分分析中,第一主分量可以用来解释地下卤水形成时的海水浓缩程度...     

莱州湾南岸平原地下水化学特征研究

用2009年莱州湾南岸地下水最新监测数据,将研究区地下水淡水区、微咸水区、咸盐水区和卤水区进行经典统计分析、相关分析、等值线图和Piper三线图绘制,阐述了水化学类型和成分特征从南往北的变化:EC、TDS、Na+、K+、Mg2+、Cl-、SO42-的平均浓度从南部淡水到北部卤水呈现逐渐增大趋势,因为在卤水区普遍发生碳酸钙沉淀,Ca2+和HCO3-则在咸盐水区浓度达最高;pH值从淡水到卤水呈现从弱碱性到弱酸性的转变;从淡水区向卤水区地下水化学组分阴离子由HCO3-为主变为Cl-为主,阳离子由Ca2+为主变为Na+为主;此外河流对地下水起到淡化和冲刷的作用。主成分分析法提取了水化学3个主成分,分别代表了地下水盐化指标、生物化学作用和碳酸钙沉淀。进一步结合系数比值法和饱和指数计算,在对本区水文、地质以及离子水文地球化学特性分析基础上,指出地下卤水阴阳离子中占绝对优势的Cl-、SO42-、Na+、Mg2+的毫克当量百分数与正常海水的值非常相近而与地下淡水的值相差甚远,反映出本区地下卤水起源于古海水,为沉积海水。此外卤水绝非海水简单浓缩的产物,其间还包括复杂的水化学变质过程及后期演化如矿物沉淀、阳离子交换(K+-Ca2+;Na+-Ca2)+、去白云岩化作用和硅酸盐蚀变等。饱和指数的计算表明石膏在卤水矿化度达100 g/L之后才开始缓慢沉淀,而文石、方解石和白云石基本一直处于饱和沉淀状态,且文石和方解石的饱和指数散点分布极为相似,说明两者可能同时发生沉淀。     

莱州湾东部沙波地貌分布特征及其形成演化

由2009年海底地形地貌调查资料,对莱州湾东部海底沙波的分布和形成进行探讨研究。结果发现：该地区发育大面积海底沙波地形,沙波主要为二维直线型沙波,陡峭度为0．001,对称指数为1．2,对称指数较好。沙波的形成和海底坡度以及水深有密切关系,在平坦海底易于形成,且与水深有一定的负相关关系。莱州湾东部沙波是10m等深线的古海...     

莱州湾西南部海域及其毗邻河流水体营养盐的分布特征及长期变化趋势

根据2012年9月对莱州湾西南部海域及其毗邻10条河流的调查结果,以及近30年来关于莱州湾海域表层水营养盐的调查资料,报道了各条河流和近海海域的营养盐状况及该海域营养盐的长期变化趋势,结果表明:(1)10条主要调查河流的总溶解态氮(TDN)平均含量在1.82~10.66mg/L之间,其中有8条河流超过河流总氮劣五类水质标准,6条河流硝态氮(NO3-N)含量高于氨氮(NH4-N)。(2)所调查的5个近海断面中小清河口近海断面、虞河口近海断面及溢洪河口近海断面的DIN平均含量超过海水无机氮第四类水质标准;除小清河口近海断面外其余近海断面活性磷(PO4-P)含量均属一类海水水质。(3)部分断面营养盐含量在河口混合区淡水端升高,可能与咸淡水混合动力作用相关;莱州湾西部区域营养盐含量高于南部区域,南部的堤河氮、磷含量极高;原油开采活动可能是影响附近水体中营养盐含量及形态的重要因素。(4)从20世纪80年代初至90年代中期,莱州湾表层水无机氮平均含量经历了由低到高的变化,到90年代后期已属劣四类海水水质;无机磷平均含量在该时段呈降低趋势,但到90年代后期也保持在较高水平,随后又波动下降。(5)所调查的莱州湾近海区域整体处于磷限制潜在富营养状态;氮磷摩尔比(N∶P)在所考察的大部分时段内高于Redfield阈值(16),净营养盐收支呈磷减少而氮增加的总体变化趋势,近年来磷限制程度有所减缓。     

北黄海水中辐照度的分布变化特征

本文对北黄海５次现场调查中获得的水中辐照度资料，应用统计分析方法，建立辐照度随水深变化的关系模式，分析辐照度的垂直衰减特性。结果表明：辐照度随水深按指数函数规律衰减；辐照度垂直衰减系数Ｋ有明显的季节变化和区域特征；不同水层的Ｋ值各不相同，Ｋ的变化存在分层结构。     

莱州湾07钻孔沉积物晚更新世以来的元素地球化学特征

在莱州湾南岸的07孔岩心进行高分辨率采样的基础上,采用X荧光光谱法(XRF)、离子质谱法(ICP-MS)以及原子荧光光谱法(AF)等方法测试了研究区07孔的48种常微量元素以及稀土元素的含量,并对元素相对含量、随深度变化规律、特征比值以及稀土元素配分模式进行了研究。结果表明,07孔主要元素及特征比值在海陆地层分界处有明显变化,可以作为地层划分的指标之一。其中,Mn、Mg、Ca、Fe、Mg/Ca及K/Na等对沉积环境响应比较明显,Ba、Zr、Rb、Si/A1、Ti/A1和Rb/Sr对源区的母岩类型、风化程度及搬运距离的变化敏感;07孔常微量元素垂向变化较大,在3次海侵地层中呈明显变化,并对应多个峰值。化学元素的变化规律所反映的地层特征与晚更新世以来的气候和海平面的变化有较好的对应关系。07孔不同深度沉积物的稀土元素球粒陨石标准化配分模式与黄河沉积物的相似,呈轻稀土元素富集的右倾型。说明黄河是莱州湾南岸弥河-潍河多源河流三角洲沉积体系的物源之一,且对莱州湾南岸一定深度范围内的沉积地层有部分贡献。     

莱州湾生态环境治理规划刍议

尝试从行政规划角度入手,对莱州湾生态环境治理的指导思想、基本原则、目标、指标体系、重要任务及保障措施等方面进行阐述,以期为解决莱州湾生态环境问题,实现人与海洋的协调可持续发展提供借鉴意义.     

莱州湾西部沉积物粒度特征及沉积分区

基于莱州湾西部13个岩心柱样粒度组分与参数,运用Flemming粒度三角图,结合系统聚类分析方法,在对岩心柱样进行分类的基础上,将莱州湾西部划分为4个区域,即现代黄河口侧缘、广利河口北潮滩、莱州湾南岸和中部浅海区。根据粒度曲线特征,分析了每个区域内沉积环境的时空变化。结果证明:莱州湾西部百年来沉积特征建立在黄河形成沉积环境之上,沿岸短源河流对沉积环境产生了不同程度影响。现代黄河口侧缘沉积环境受黄河影响至今,沿岸河流改造作用较小;广利河口北潮滩沉积环境形成于黄河行水期间,目前广利河水系对原有沉积环境改造作用明显;莱州湾南岸小清河、弥河取代黄河成为影响沉积环境的最重要因素;莱州湾中部海域则受到沿岸河流的综合影响。沉积环境以广利河口为界限,呈现南北分异。北部沉积环境随时间变化明显,在垂向上反映了黄河多期次行水带来的沉积特征;南部沉积物质来源依次为广利河、小清河、弥河,沉积环境在水平方向上变化明显。     

基于FVCOM 的辽东湾水动力特性数值模拟

辽东湾属于半封闭性海湾, 水动力过程具有一定的代表性。本文基于无结构化三角形网格的有限体积海岸海洋模型FVCOM（Finite-Volume Coastal Ocean Model）, 构建了辽东湾及其邻近海域的三维水动力数值模型, 并利用实测数据对6 个潮位验潮站、4 个潮流验潮站的大小潮时刻的潮位、流速、流向进行了对比验证, 该模型能够准确地模拟辽东湾的潮汐、潮流等水动力场情况, 可进一步为研究辽东湾温盐、泥沙、水质、污染物扩散等提供研究基础。     

莱州湾东岸地下水化学及盐化特征

以莱州湾东岸为研究区,利用统计分析、相关性分析、Piper图、饱和指数以及离子比例等方法系统研究了该区的浅层地下水化学特征及盐化机理。结果表明,水化学参数Cl-、HCO3-和Ca2+离子浓度较高,而Mg2+、K+离子浓度很低,研究区硝酸盐污染严重,平均离子浓度高达172.88 mg/L,为劣五类水质;Cl-、SO42-、Na+和K+的离子浓度变异系数较大,是随环境变化的敏感因子,是决定地下水盐化的主要变量;该区地下水中Ca2+、Mg2+和Cl-占主要优势,地下水化学类型复杂,按阳离子主要划分为Ca、Ca·Mg(Ca·Mg·Na)、Ca·Na(Ca·Na·Mg)及Na·Ca型水;按阴离子主要有Cl、Cl·HCO3(HCO3·Cl)、HCO·Cl·SO4(Cl·HCO3·SO4)、Cl·SO4、Cl·SO4·HCO3以及HCO3·SO4·Cl(SO4·HCO3·Cl)型水;TDS质量浓度呈现显著的空间结构性特征,表现为从中部向两侧浓度逐渐升高,由海向陆TDS质量浓度逐渐降低,南部TDS质量浓度要显著大于北部;蒸发沉积、溶滤、阳离子交换作用以及人类活动的影响是浅层地下水盐化的主要控制因素;岩盐、白云石、方解石以及石膏等矿物是地下水常规离子的主要物源。