汕头港外拦沙堤建设前后榕江河口水体交换能力的数值模拟

为了研究汕头港外拦沙堤建设前后榕江河口水体交换能力,建立了平面二维水动力数学模型以及平面二维对流扩散模型,率定后水动力各要素与实测值吻合较好。运用二维对流扩散模型计算了工程前后洪、枯季情况下的水体半交换时间,结果表明:榕江河口水体交换能力较强,工程前枯季榕江河口的水体半交换时间为373 h,洪季为58 h;拦沙堤建设以后,汕头港出海航道水域的潮差、平均流速均有所减小,水体交换能力稍有减弱,枯季水体半交换时间为376 h,洪季为59 h。工程前后枯、洪两季榕江河口水交换时间分别相差3 h和1 h,说明拦沙堤的建设对榕江河口水体交换能力影响很小。     

基于隐格式水动力模型的庄河养殖海域污染物运动轨迹的数值模拟

基于非结构四叉树矩形网格,建立了近岸海域深度平均二维隐格式水动力数学模型,通过耦合拉格朗日粒子追踪法和粒子云团随机走动原理计算水体污染物的运动轨迹。水动力数学模型采用有限体积方法离散方程,使用Rhie-Chow的动量插值方法对同位网格不合理的压力波加以抑制,并使用SIMPLEC程式导出水位校正方程。通过对"工"字型理想海湾的水动力、风与流共同作用下正方形海湾的油膜输移及扩散状况进行模拟验证后,将该模型应用于计算北黄海庄河养殖海域的水动力特性以及污染物在海中的输移过程和运动轨迹,最后给出该海域模拟期间的污染物运移规律。研究结果对庄河养殖海域的水环境管理有重要的意义。     

北黄海庄河养殖海域污染物运动轨迹数值模拟

基于有限体积法和非结构化三角网格的FVCOM(Finite Volume Coast and Ocean Model)三维潮流模型,耦合拉格朗日粒子追踪模块,对北黄海庄河养殖海域的水动力特性和水体污染物的运动轨迹进行了计算。通过模拟庄河养殖海域投放特征粒子的运动轨迹发现,石城岛西南侧养殖海域水体交换能力较强,东北侧养殖海域的水交换能力较弱,而离岸线较远的石城岛东侧养殖海域污染物的输移能力较强,研究结果对该养殖海域的水体环境评估有重要意义。     

近河口引水工程建设对河口盐水上溯的影响分析——以海南省海口市南渡江引水工程为例

近河口引水工程建设使得河口水动力情况发生改变,从而改变河口盐水入侵。以海南省海口市南渡江引水工程为例,运用数值模拟方法,分析工程建设对南渡江河口水动力和盐水入侵的影响。研究结果表明:南渡江引水工程建设后,南渡江入海水量减小,年内减幅枯水期比丰水期大;河口区余流、海甸溪和北干流盐通量也有所减小,枯水期减小幅度比丰水期大;逐月咸水界出现不同程度的上移,丰水期上移距离比枯水期稍远。     

博贺湾海域悬沙输移机制分析

根据博贺湾海域大潮期间的水文泥沙实测资料,采用悬沙通量机制分解法将悬沙净输移通量分解为多个动力项,并分别从平流输沙、潮泵输沙和垂向净环流输沙三方面分析了悬沙输移机制。结果表明:博贺湾海域大潮期间拉格朗日余流基本沿涨潮方向,离岸越远,余流值越大,欧拉余流大小与拉格朗日余流相近,斯托克斯余流接近于零;平流输沙在悬沙净输移中占主导作用,其中欧拉余流输沙作用方向与涨落潮优势流相关;博贺湾海域潮泵效应输沙作用不强,潮泵作用由涨落潮潮流和含沙量在潮周期的不对称性引起;垂向余环流输沙作用很弱,垂向净环流输沙和拉格朗日余流和含沙量的垂向分布有关。     

伶仃洋河口环流特征及其动力机制分析

基于FVCOM模型,该文建立了珠江河口三维水动力数值模式,模式覆盖了上游三角洲河网区域、八大口门区域以及伶仃洋等近岸海域。该模式的水位、流速和流向验证结果表明模式能较为准确地反映伶仃洋的潮汐潮流变化过程。对珠江河口枯季水动力特性进行了数值模拟,并基于模拟结果分析了伶仃洋余流的时空变化特征及动力成因。结果表明,伶仃洋深槽中存在表层余流向海、底层余流向陆的河口环流特征,且河口环流特征随大小潮发生明显变化:小潮期间河口环流特征较为明显,小潮后的中潮期间最为显著,大潮时河口环流特征减弱,大潮后的中潮期间表底层余流几乎均为向海,河口环流特征趋于消失。这种纵向上的余流变化特征主要是与河口斜压作用有关。此外受东北风作用,伶仃洋横向上存在一个表层余流向西,底层余流向东的横向风生环流。     

温州瓯飞浅滩海域悬沙输运特征及其来源探讨

基于2011年温州市瓯飞浅滩海域冬、夏季大、小潮共4次大面同步海流和悬沙观测资料,利用统计和物质长期输运机制分解方法,初步分析研究海域悬沙时空分布和水体、悬沙三维输运特征.结果表明,海域悬沙浓度平面上呈现近岸高、外海低,高浓度区出现于河口,浅滩外沿存在相对低值区的分布格局;垂向分布受复杂水动力(包括波浪、潮流、径流和沿岸流等)影响具有准直线型、抛物线型以及混合型分布等多种分布形态,且底层悬沙浓度与流速变化趋势具有虽同步但存在一定滞后的特性.水体与悬沙长期输运受径流、风生表层流、闽浙沿岸流等多种作用影响,存在明显季节变化和区域特征;其中河口站因径流作用表层输运强度大于其它区域,中底层泥沙由于波流共同作用影响、河口区显著的潮泵效应使得冬、夏季输运特征迥异;浅滩站表层水沙输运主要受风生表层流影响,中、底层的悬沙因潮致余流作用多指向岸线,外海受闽浙沿岸流的影响加强,垂向上输运强度差异减小.浅滩海域泥沙的主要来源为海域来沙(浙江沿岸流输沙和外海沉积水下沙洲的再搬运)和瓯江、飞云江的河流陆域输沙.     

乐清湾海洋环境季节特征及水交换过程研究

基于4个航次的实测资料,分析乐清湾的温(度)盐(度)、潮汐、潮流和余流等海洋环境季节分布特征,并采用环境流体动力学模型研究乐清湾的水交换过程,提出一个计算海湾水体平均置换率的简单公式,以直观描述湾内水体与湾外水体交换的过程特征。结果表明,乐清湾的水交换能力与湾内温(度)盐(度)水平及断面分布特征一致,从口门到湾顶,水交换能力差别较大,连屿至打水山断面以南的水体基本1个月可完全交换,连屿至打水山断面以北的水体2个月仍然无法交换到湾口水平。     

围海工程带来的潮流变化

本文运用数值模拟方法对围填海工程造成的潮流变化进行研究与探讨,所使用的数学模型为具有自主知识产权的天津大学水流泥沙数学模型软件。文中以天津港与曹妃甸港的中间海区为例,分析了目标海域和其它海域的潮流特征变化,着重研究围填海工程对渤海湾造成的联合影响。最后得出几点结论:1围海工程使得渤海湾沿岸海区的潮流运动呈现出不规则的变化;2围海工程对渤海湾近岸海区的影响表现为流速的增大和潮流动力的增强,对离岸海区的影响则相反;3单项填海工程对海湾内整体潮流场的影响不大。     

溯河河口环境综合整治工程效果分析

随着环渤海地区开发力度加大,入海污染物总量持续增加,特别是入海河口海域呈现出轻重不等的富营养化,对渤海海域水质产生不良影响。为此,河北省制定了《河北省北戴河及相邻地区近岸海域环境综合整治行动计划(2012～2014年)》。溯河河口环境综合整治工程被列为北戴河及相邻地区近岸海域环境综合整治行动计划。溯河河口环境综合整治工程将于2014年动工实施。工程通过清污和拦污措施,将有效改善渤海湾水质,可达     

三峡库区干支流水体交换特征初步研究——以朱衣河为例

通过对三峡库区中部典型支流朱衣河与干流界面水动力参数、河口流场强度与特征的分析,计算了干支流水体交换通量,进而探讨水库运行各个时期干支流水体交换情况及其对库区水环境的影响。结果表明,朱衣河河口水体具有双向流动特性,水库运行各个时期干支流交界面进出水体分布不同,流速差异显著;不同季节与水库运行期河口流场相应表现出上下分层、左右分布,以及进出流量差异显著等特征;尽管朱衣河河口净流量较小（全年大部分时期小于100 m3/s）,然而双向水流结构的存在致使水体有效交换量相对显著（约为净流量的5～10倍）。根据朱衣河实测数据及相关资料,初步推算了库区干流水体参与干支流水体交换的比例,得出全年平均交换率为204 %,1月份最高,达343 %。     

半封闭式港湾水动力特性分析——以香洲港为例

受系列工程建设影响，半封闭式港湾往往出现水动力减弱，水体交换变差的现象，为研究工程建设对半封闭式港湾的水动力环境的影响，以珠江河口典型的半封闭式港湾香洲渔港为例，研究周边地区控制性详细规划对香洲渔港泄洪纳潮、水体交换等方面的影响。结果表明：规划方案实施后，规划区附近水域及上游口门水位变化不大，伶仃洋西侧潮流通道潮量变化较小，但香洲港港区潮量减小约1%,水动力进一步减弱，水体半交换周期增加约3.2%,尤其港区西北角水体交换能力相对较差，长期对水环境不利，有必要采取水动力增强措施。研究成果可为香洲港海域水动力提升整治提供参考。     

基于突变理论的近岸海域富营养化程度研究

基于连云港近岸海域2012年4月和8月的实测数据,将生物量指标(叶绿素a)、营养盐指标(溶解无机氮、活性磷酸盐)及化学指标(化学耗氧量和溶解氧)作为评价指标,运用突变模型势函数的一般表达式对连云港近岸海域的富营养化程度进行了定量判别。结果表明:连云港近岸海域水体富营养化程度时空分布不均,近岸点的富营养化程度比距离海岸较远点的富营养化程度高,4月近岸海域的富营养化程度总体高于8月的,其富营养化程度为贫营养级、中营养级,虽未达到富营养级,但部分海域富营养化程度非常接近富营养级的限值,富营养化程度易升级。     

连云港附近海域潮汐与潮流特征分析

进入21世纪以来,连云港向大型化、深水化发展,进行了大量海岸工程资料的观测和研究。利用连云港海域近年来多次大范围水文测验资料结合数值模拟计算结果,对连云港及南北翼海域潮汐和潮流进行统计分析,从潮汐潮流性质、流速大小和方向平面分布、垂线分布以及余流等角度对潮汐和潮流特征进行分析和探讨,为连云港和南北翼海域海岸工程开发和研究提供基础资料。     

基于EFDC模型的长江江苏段水流输运时间研究

水流动力过程是水体中物质迁移转化的基础和前置条件,某一段特定的水体中水流的输运速度会影响其水体交换程度和污染物自净能力。基于EFDC(环境流体动力学模型)中的水龄(WA)和拉格朗日粒子示踪模块,以周边经济较发达、污染负荷排放量较大的长江江苏段(南京至徐六泾)为研究对象,模拟在上游不同设计流量及特定下边界潮位条件下的江段水龄分布及拉格朗日粒子输移时间的规律,分析上游径流对江段水体输运的影响。研究结果表明:受下游潮汐的影响,越靠近下游水体输运越慢;水体输运时间在相对较小的径流量下受流量影响较大;拉格朗日粒子示踪的方法相较于水龄计算的方法,下游水流的输运计算结果受下游开边界条件影响较小;水流沿程的输运时间与径流量可以采用二次函数进行回归分析,水流从入口输运到达或完全通过特定站点的时间以及相应站点的水龄均可以采用幂函数进行回归计算,都有较好的效果。模型模拟的方法可以很好地反映和刻画研究区域内水体的输运特征,模拟研究可以增加对感潮河流中物质输移过程的认识,为河流中突发污染事故的预警和管理措施提供新的思路。     

传输时间尺度的季节变化规律研究

传输时间尺度是表征水体中物质运动特性的重要参数.海湾内水体运动受潮汐、河流径流、风等多方面因素的影响.这些影响因子在季节间存在差异,相应地使得水体的传输时间尺度也存在一定的季节性差异.基于三维水动力模型COHERENS,采用拉格朗日粒子追踪的方法对游弋时间和滞留时间这两个传输时间尺度分别进行了模拟,并以日本东京湾为例,分析了传输时间尺度呈现出的季节变化特征差异.研究表明,传输时间尺度在分布特征上的季节差异与河流径流及气象因素等都有着密切的联系,并且河流径流量会影响传输时间尺度的量值.     

洋山港海域余流分离和会聚现象研究

洋山港海域岛链峡道具有下层水体余流分离现象和会聚现象两个主要特征，它们对峡道内的悬沙浓度分布、底质沉积物分布和海床冲淤均产生显著影响。悬沙浓度在余流会聚区呈现高浓度特征，在余流分离水域具有低悬沙浓度趋势。余流分离和会聚现象使砂质沉积物在峡道西部集结并形成大型沙体，余流会聚现象导致了峡道西部粘土沉积区的形成。余流分离现象是峡道深槽形成的主要原因，余流会聚现象是峡道西部浅滩区形成的主要原因。洋山港北港区工程将会使峡道西部海床淤浅，东部深槽加深。     

深圳市西乡河口水环境治理的水动力控导研究

西乡河在大铲湾突堤码头建设前,河口直面伶仃洋,较强的潮汐动力可使河口附近河段保持水质相对清洁。大铲湾突堤码头的建设,使原来开敞的海湾变成半封闭的港池,西乡河口位于湾内最深处,与外海水体交换能力急剧减弱。由于河口水动力条件发生较大变化,上游污水得不到充分稀释,并在河口及大铲湾港池内蓄积,严重影响当地水环境,这种状况随时间的延长而不断加重。对西乡河口的水质问题制定多种水动力控导方案,并进行相关研究。     

东山湾水动力数值模拟及其纳潮量和水交换周期计算

东山湾属于半封闭性海湾,水文特性具有一定的代表性。在总结水体交换能力计算方法的基础上,采用对流扩散的水交换模式,建立平面二维数学模型,利用大潮、小潮实测潮位和潮流资料对模型进行了流场的验证,计算了纳潮量,半交换期以及交换率的平面分布。计算得出,大潮和小潮时,纳潮量为9.44×10~8 m~3和5.36×10~8 m~3,半交换期为8.13 d和13.0 d以及交换率的平面分布。整个海湾交换率的平面分布表明:湾口水交换能力最强,湾中部水交换能力良好,而湾顶水交换能力较弱。对东山湾开发利用的过程中,应结合海湾的纳潮量、半交换期以及交换率的分布,合理布置排污口,充分利用海洋自净能力。     

东山湾水动力数值模拟及其纳潮量和水交换周期计算

东山湾属于半封闭性海湾,水文特性具有一定的代表性。在总结水体交换能力计算方法的基础上,采用对流扩散的水交换模式,建立平面二维数学模型,利用大潮、小潮实测潮位和潮流资料对模型进行了流场的验证,计算了纳潮量,半交换期以及交换率的平面分布。计算得出,大潮和小潮时,纳潮量为9.44×10~8 m~3和5.36×10~8 m~3,半交换期为8.13 d和13.0 d以及交换率的平面分布。整个海湾交换率的平面分布表明:湾口水交换能力最强,湾中部水交换能力良好,而湾顶水交换能力较弱。对东山湾开发利用的过程中,应结合海湾的纳潮量、半交换期以及交换率的分布,合理布置排污口,充分利用海洋自净能力。