平潭近岸海域浮子漂移轨迹及其数值模拟

平潭近岸海域岸线曲折,周边岛礁众多,海底地形复杂,是福建省海难事故的高发区.本研究建立了平潭近岸海域海上目标物漂移轨迹的预测系统,该系统通过风场和流场的数值模型获取海面动力环境信息,采用拉格朗日算法实现对海上目标物漂移轨迹的预测追踪.其中海流模型采用ROMS（regional ocean modeling system）模型构建,模型水平方向上最高分辨率为100m,垂向上分为16层,并考虑干湿边界,以体现复杂海岸线和水深地形.通过验证分析,潮位、流速和流向的模拟平均绝对误差分别为0.20 m、0.12 m/s和26°.通过平潭近岸2个浮子实验,结果表明,浮子漂移过程中受潮流和局地地形的影响明显,对漂移模型在平潭近岸海域的适用性进行初步验证,浮子模拟轨迹与实际漂移过程基本吻合,模拟时段内最大偏差距离为2.8km,系统可以为平潭近岸海域海上突发事故应急决策提供参考.     

大鹏湾污染浓度场的数值模拟

本针对大鹏湾的水环境问题，在实际调查的基础上，建立了大鹏湾水质数值模型，用计算机进行了污染物浓度场的数值模拟，并与实际资料进行了验证比较，结果表明误差较小。最后，章结合计算结果和实测结果对大鹏湾污染物浓度场的分布和变化进行了讨论。     

海河口和渤海湾潮流场和COD扩散的三维数值模拟

随着我国经济建设的蓬勃发展，工农业和城市生活产生的污染物日益增多。如何处理这些污染物成了一个急待解决的问题。将污染物化有毒为无毒，当然是最彻底的办法，但这样做花费巨大，我们目前尚难做到。目前最常用的办法是将污染物排放人海。但过多的排放，超过了海洋的自净能力，就会污染海洋环境和海洋资源，进而影响人民的健康。所以，须要对污染物排放人海的方式、地点等加以选择，并对其排放人海的数量、速率等加以控制。这就要求我们了解海区对污染物的净化能力和在国家规定的标准下海区对污染物的最大容量。为了很好地解决这个问题，我们必须了解特定海区对污染物的稀释扩散起重要作用的海水运动情况。1984年5, 8, 10三个月，我们在渤海湾海河口区进行了海上调查，并结合历史资料，以COD 为指示因子，进行了渤海湾有机污染物在潮流作用下稀释扩散的数值计算。     

2009年罗源湾表层海水DIN与TN及PO4-P与TP浓度换算系数的研究

为解决海湾入海污染物总量控制中氮磷污染源强统计指标与海水水质标准因子不同的问题,本研究以罗源湾为例,采用现场调查取样和实验室分析结合的方法,通过分析罗源湾表层海水中的CDIN/CTN和CPO4-P/CTP的比值,将海水中DIN与PO4-P浓度的标准值转换成TN与TP的浓度.研究结果表明2009年罗源湾表层海水中的CDIN/CTN和CPO4-P/CTP的比值范围分别为0.12～0.97和0.16～0.91;其中夏季最低,CDIN/CTN和CPO4-P/CTP的比值平均为0.23和0.41,CDIN/CTN比值平面分布上呈湾顶和湾中部低、湾口高的分布趋势,CPO4-P/CTP比值平面分布上呈湾顶至湾口逐步递增的变化趋势;冬季最高,CDIN/CTN和CPO4-P/CTP的比值平均为0.67和0.68,CDIN/CTN比值平面分布上呈湾顶和湾口低、湾中部高的分布趋势,CPO4-P/CTP比值平面分布则相反;年均DIN和TN的浓度换算系数为0.48,PO4-P和TP的浓度换算系数为0.55;与其他海域相比,河口型海湾比值总体较高,沿岸海湾高于近海海域.     

晋江海域海水淡化排海盐度场三维数值模拟

本文运用MIKE3数值模拟软件,建立了晋江海域海水淡化排海三维温、盐扩散模型,模拟了不同潮期、潮时盐度的水平和垂直方向扩散情况。结果表明,浓海水排海后盐度分布受水位和流速的影响,水位越高、流速越大,稀释和扩散作用越明显,在垂向上的扩散距离越小。规模20万t/d海水淡化工程浓海水排放对附近海域盐升的水平影响在几百米范围内,垂向影响在3 m以内,且随着水位和流速的增加在水平和垂向上能够较快稀释扩散,在附近不存在环境敏感区的情况下,不会对海洋环境造成显著影响。     

东海混浊海域悬沙浓度的三维数值模拟及与观测的比较

借助ECOMSED模式进行了东海混浊水海域三维悬浮泥沙输运的数值模拟,其中水动力模拟中考虑了潮汐,海流（包括黑潮,长江径流等）及风场的作用,输运模型中考虑了粘性泥沙的絮凝、粘性和非粘性泥沙的再悬浮等过程。另外,在沉积输运模式中,增加了波浪的作用,使沉积输运模拟更完善,并与2006年8月份在长江口外海域获得的走航断面及定...     

长江口水动力场、浓度场数值模拟网格生成技术的研究

为很好地拟合研究区域长江河口的复杂边界及计算水域，本文在曲线坐标系下建立了贴体正交曲线网格生成的泊松方程变换，选择了适当的聚并函数以调节网格疏密程度。所生成网格的结果同时也与拉普拉斯方程变换的结果进行了比较，分析表明效果良好，可用于含有小岛的长江口多连通域的网格划分。     

基于无机氮浓度响应系数的厦门湾沿岸污水处理厂排放口选址优化

基于美国普林斯顿大学的河口、陆架和海洋模式(ECOM),建立了厦门海域三维变边界的物质输运模型,模拟了厦门海域污水处理厂尾水排放口附近无机氮的响应系数场.结果表明,厦门市尾水排放口中,石渭头排放口响应系数明显小于其他排放口,其排放口中心点的响应系数仅为其他排放口的0.08～0.50;其次是澳头、海沧和筼筜排放口;而杏林、同安、集美以及翔安排放口的响应系数相对较大,说明该区域水动力条件较弱,污染物扩散缓慢,不是理想的排放口.建议将杏林排放口优化调整至海沧排放口,集美、同安、翔安排放口优化调整至澳头排放口进行排放.该研究可为厦门海域尾水排放口选址优化提供科学依据,为厦门海域入海污染物总量控制和海洋环境管理提供参考价值.     

近岸波浪和波生流环境中泥沙输运的数值模拟

Owing to lack of observational data and accurate definition,it is difficult to distinguish the Kuroshio intrusion water from the Pacific Ocean into the South China Sea(SCS).By using a passive tracer to identify the Kuroshio water based on an observation-validated three-dimensional numerical model MITgcm,the spatio-temporal variation of the Kuroshio intrusion water into the SCS has been investigated.Our result shows the Kuroshio intrusion is of distinct seasonal variation in both horizontal and vertical directions.In winter,the intruding Kuroshio water reaches the farthest,almost occupying the area from 18°N to 23°N and 114°E to 121°E,with a small branch flowing towards the Taiwan Strait.The intrusion region of the Kuroshio water decreases with depth gradually.However,in summer,the Kuroshio water is confined to the east of 118°E without any branch reaching the Taiwan Strait;meanwhile the intrusion region of the Kuroshio water increases from the surface to the depth about 205 m,then it decreases with depth.The estimated annual mean of Kuroshio Intrusion Transport(KIT) via the Luzon Strait is westward to the SCS in an amount of –3.86×106 m3/s,which is larger than the annual mean of Luzon Strait Transport(LST) of –3.15×106 m3/s.The KIT above 250 m accounts for 60%–80% of the LST throughout the entire water column.By analyzing interannual variation of the Kuroshio intrusion from the year 2003 to 2012,we find that the Kuroshio branch flowing into the Taiwan Strait is the weaker in winter of La Ni?a years than those in El Ni?o and normal years,which may be attributed to the wind stress curl off the southeast China then.Furthermore,the KIT correlates the Ni?o 3.4 index from 2003 to 2012 with a correlation coefficient of 0.41,which is lower than that of the LST with the Ni?o 3.4 index,i.e.,0.78.     

南通污水排海工程排放点比选的数值模拟

采用数值模拟的方法,计算和分析了南通污水排海工程排放点位于-4m、-7m和-9m三个水深位置的污染物扩散影响,结果表明,在海域水动力条件下,-4m点高质量浓度COD水体面积最大,排放口污染最重,又位于浅海区,对海洋养殖极为不利,不宜选择;-7m点排放口和-9m点排放口均没有出现超过三类水质标准的区域,-7m点排放口影响水域COD质量浓度大部分为二类水质标准区域,只有面积很小甚至可以忽略不计的小范围三类水质标准区域,满足排海要求;-9m点排放口虽然对海域影响最小,但因其离岸距离过远,将大幅增加工程的施工及运营难度,为此,在能够保障COD排海条件的情况下,同时结合各方案管线长度带来的施工难度以及造价费用,采取-7m点为最佳排海口方案。     

水库对海岸带海水入侵影响的数值模拟研究

修建海岸水库是满足滨海地区淡水资源的保障的一个重要方式,为了进一步分析海岸水库的建立对滨海含水层的海水入侵的影响,采用SUTRA(saturated-unsaturatedtransport)模型建立具有代表性的二维海岸模型开展定量和定性研究,结果表明:潮汐作用抑制底层盐水楔的入侵,加快海陆物质交换;实例中计算表明建坝后,海岸水库坝体的建立加剧了海水入侵;水库水位在平均海平面以下时,潮汐动力因素占主导,海水入侵严重且随着水位抬高,海水入侵程度基本保持不变,应注意海水入侵的防治;库区水位在平均海平面以上时,海水入侵程度随着库区水位的抬高而减少,可以调节水库水位进行滨海含水层的海水入侵的防控;海岸水库在建设中存在一个控制水位,当水库水位在控制水位以上,库区水体盐度和含水层淡水储量能得到保证;库区高水位时内陆物质运移时间较长,运移区域较广,氮类污染物易在库底含水层堆积,需重视含水层的地下水污染防治。     

光谱法测定海水中溶解态无机氮的研究进展

溶解态无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)主要由亚硝酸盐-氮(NO^-₂-N)、硝酸盐-氮(NO^-₃-N)和铵氮(NH⁺₄-N)组成,它们在海洋的生物地球化学循环过程中起重要作用。但人类活动向海洋输入了大量无机氮,导致一系列环境问题。为了更好地开展海洋氮循环研究和环境污染管理,需对海水中的DIN进行测定。在众多分析方法中,光谱法因其通用性好、适用范围广、所需设备简单,成为测定海水DIN的首选。本文总结了近10年来基于光谱法测定海水DIN的研究进展,包括紫外分光光度法测定NO^-₃-N、萘乙二胺分光光度法测定NO^-₂-N和NO^-₃-N、次溴酸盐氧化-分光光度法测定NH⁺₄-N、靛酚蓝分光光度法测定NH⁺₄-N...     

象山港溶解无机氮环境容量研究

综合考虑凫溪、颜公河、郭巨大碶等10个陆源污染物入海口的影响,建立了象山港三维水质模型并对该海域溶解无机氮(Dissolved Inorganic Nitrogen, DIN)时空分布进行了数值模拟。结合象山港海域功能区划要求,通过调整各入海口DIN最低排海浓度(Rmin)的取值范围设置了四类情境,基于排海通量最优化法计算了对应情境下象山港DIN的环境容量。结果表明,象山港DIN环境容量随Rmin的增大而减小,其范围介于127.16～274.17 t/a;同时Rmin的增大也导致各入海口DIN排海通量需要削减,按削减优先程度,可将各入海口划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四级,入海口所处海域水体半交换时间越长、DIN年排海通量越大,相应的削减优先程度越高。     

电厂温排水对湛江湾海水温升的数值模拟及生态影响评价

为了清晰了解温排水入海后的时空输移路径和温升范围,及其对海洋环境的影响,以湛江湾内的某电厂为例,应用ECOMSED海洋模式计算其温排水的时空输移路径及温升范围,并结合野外生态调查结果评价其对湛江湾内海洋生态环境的影响.结果表明：某电厂温排水导致湛江湾水体温升大于4℃、2℃、1℃的面积分别为0.110、0.480、1.629 km2,相对于约190 km2的湛江湾海域,影响面积很小;夏季浮游植物丰度随温度升高的变化率分别为-8.534%、-3.573%、-1.613%,浮游动物丰度随温度升高的变化率分别为-4.964%、-1.896%、-0.802%,温排水对浮游动、植物的影响夏季较冬季显著.某电厂温排水对湛江湾内海洋生态环境的影响即使在高温季节也不明显.     

江苏滨海工业园区排污口海域 COD 环境容量

本文以江苏滨海沿海工业园尾水离岸排放区为例,在参考和借鉴国内外海洋水环境容量研究成果和实践的基础上,综合分析离岸排放的特点,建立了基于物理扩散的离岸排放区COD三维对流-扩散运输模型。根据海洋水环境现状,按半径2 km设定排污区,排污区外边界按照二类水质标准确定水质标准控制点,计算出该海域COD在一级排放标准80 mg/dm3的条件下,允许的尾水最大排放量为不超过12×104t/d,由此确定出该离岸排放区COD基准剩余环境容量为不超过9.6 t/d。     

泉州湾溶解无机氮的含量分布组成及其与环境因子的关系

分析了泉州湾溶解无机氮(DIN)春季的含量分布、组成、潮周期及其与环境因子的关系.根据高值区判断洛阳江口以县区农田养殖输入硝酸氮(NO_3~--N)为主,而晋江口以市区生活污水输入氨氮(NH_4~+-N)为主,DIN含量的平面分布受NO_3~--N与NH_4~+-N共同控制.DIN的平均组成为NO_3~--N最高,NH_4~+-N其次,NO_2~--N远低于二者,NH_4~+-N平均占比达35%左右,DIN的组成未达到热力学平衡.根据DIN含量与溶解氧(DO)及化学需氧量(COD)的相关性分析,推测三氮转换不仅受到氧化还原过程的影响,还受更为复杂的来源、人类活动及生物过程等的影响;根据DIN含量与盐度的关系,NO_3~--N及NO2--N均呈现保守行为,NH_4~+-N淡水端有一定的增加现象,DIN含量与盐度的关系受NO_3~--N和NH_4~+-N共同控制;DIN含量还受到悬浮物含量、温度、盐度及p H值等环境因子的控制,结合DIN含量与叶绿素a的相关性及分布情况,可推测春季DIN主要来源不是浮游植物分解.不同站位DIN含量的潮期变化相似,基本上都表现为涨潮冲淡作用下含量降低而落潮后回升.除此之外,泉州湾DIN含量的年际增长及超标均比较严重,需要采取相应的治理措施.     

基于MIKE SA模型的厦门西港海域溢油影响的数值模拟研究

基于MIKE SA溢油模块,以燃料油为油种,建立了厦门西港海域溢油模型,模拟静风、主导风向（东北东风）和不利风向（西南风）3种风场条件下,一个潮周期内涨急、高潮、落急和低潮4个时段发生10 t溢油后油膜的漂移路径和影响范围.结果显示,发生在厦门西港海域的溢油在海面的漂移过程主要受潮流和风的影响,其中潮流起着主导作用.不同风向条件下,24 h内油膜的影响范围不同,静风条件下溢油浓度超一类（或二类,≥0.05 mg/dm3）、超三类（≥0.30 mg/dm3）和超四类（≥0.50 mg/dm3）的总影响面积分别为31.33、19.63和11.74 km2;主导风向条件下溢油浓度超一类（或二类）、超三类和超四类的总影响面积分别为99.62、69.01和8.99 km2;不利风向溢油浓度超一类（或二类）、超三类和超四类的总影响面积分别为8.38、5.05和2.10 km2.该预测结果可给出溢油事故发生后的影响范围、影响程度和影响敏感目标的时间,可为溢油事故应急决策的制定及溢油损害评估提供科学决策和支持,提升厦门海域环境风险管理应急能力建设.     

经济发展影响下我国海洋环境污染压力变化趋势及污染减排对策分析

对20世纪90年代以来我国经济发展影响下的海洋环境污染变化趋势进行了分析,指出近年来我国海洋环境污染防治工作取得了一定成效,但近岸海域污染的总体形势依然严峻,并可能随着经济总量的增长而再次恶化,氮磷营养盐超标导致的海水富营养化是近岸海域的主要污染问题。讨论了我国现行的污染物减排策略对海洋污染防治的局限性,并以国家"十二五"发展规划、沿海区域社会经济发展规划为依据,综合分析"十二五"期间我国海洋环境污染防治面临的压力和主要入海污染源的排污特征,建议应对农业非点源开展源头污染控制、对沿海地区点源加强末端治理,实施流域-河口-海域联动的入海污染物减排策略。