长江感潮河段溢油风险评价体系构建及应用

长江感潮河段水动力条件复杂,对该水域溢油事故缺少相应的风险评价指标体系。为科学评价长江感潮河段溢油风险,从溢油事故对上游水体、敏感点、敏感区影响 3 个要素出发,构建风险评价指标体系,包括危害区特征、危害期特征共 23 个指标。应用该指标体系,基于 EFDC 二维水动力-油粒子模型,以长江南京段水域某码头溢油事故为研究对象,开展溢油风险评价,模拟计算涨急、落急、涨憩、落憩 4 种典型事故发生工况下的风险评价指标值。结果表明;事故发生在落急或涨憩时刻时不会对上游水域产生影响,发生在落憩时刻时对事故点上游水域影响距离最远,发生在落急时刻时将最快影响到下游的敏感点和敏感区,持续时间与水动力特性密切相关。建立的评价指标体系可以较为全面地刻画溢油风险影响特征,为长江感潮河段溢油风险评价提供量化指标和评价工具。     

深圳河湾水质数值模拟研究

基于EFDC模型和WASP模型建立了深圳河湾水动力和水质模型,采用2011年实测数据对模型进行率定和验证,结果表明,计算值与实测值吻合较好,丰枯季高低潮位平均误差小于0.20 m,DO、BOD5平均误差小于20%,TN、TP和Chl a(叶绿素a)平均误差小于30%。在此基础上进行案例研究,研究结果表明,氮、磷营养盐负荷削减80%对藻类生长的影响不明显;削减95%负荷时,Chl a浓度下降40%。     

基于EFDC模型的长江下游码头溢油风险预测

为了更有效地预测溢油事故,建立了基于EFDC(environmental fluid dynamlics code)模型的长江下游南京段码头溢油事故影响的预测模型。研究结果表明:构建的二维水动力模型能够较为准确地反映研究区域风场、流场、复杂地形条件综合影响下长江溢油扩展和迁移运动的整体规律,油膜在研究区域降解较慢,溢油发生在落急时刻和西风风向时,油膜更早向下游扩散,对下游保护区的污染更严重。     

Modeling sediment resuspension and transport induced by storm wind in Apalachicola Bay, USA

Sediment is an important environmental factor for aquatic ecosystem and oyster productivities of Apalachicola Bay located in Florida, USA. Based on the data analysis in this study, surface wind speed is highly correlated to the turbidity of water column, which results from sediment resuspension and transport in the Apalachicola Bay. In this paper, an application of a 3D sediment transport model to predict the wind-induced sediment transport in Apalachicola Bay is described. The sediment model is coupled with a 3D hydrodynamic module in the Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC) model that provides information on estuarine circulation and salinity transport under normal temperature conditions. The hydrodynamic model was calibrated with field observations of water levels and salinity. The sediment transport model solves the transport equation with sources and sinks terms to describe sediment deposition and resuspension. The coupled hydrodynamic and sediment transport models were used to investigate wind-induced total suspended sediments (TSS) resuspension and transport in the bay. For the period June 1–July 30, 2005 two storm events with strong winds gave model results of TSS concentrations that compared well with the field observations. Model simulations reasonably reproduce the sudden increase of sediment concentrations during the storm events. Maximum sediment concentrations in the bay during the two storm events were 10 times or more than those in the pre-storm conditions. Spatial sediment transport from model simulations indicate active sediment resuspension and transport near areas of highly productive oyster beds. The model predictions of TSS and salinity can be used as inputs to an oyster dynamic model (Wang, H., Huang, W., Harwell, M., Edmiston, L., Johnson, E., Hsieh, P., Milla, K., Christensen, J., Stewart, J., Liu, X., 2008. Modeling eastern oyster population dynamics in response to changing environment in Apalachicola Bay, Florida. Journal of Ecological Modeling 211, 77–89) to support the ecological study of oyster growth and mortality in the aquatic ecosystem of Apalachicola Bay.     

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。     

弯曲河道对水流流态影响数值模拟

蜿蜒型河流是冲积平原常见的河型之一。针对具体河流的特定自然条件,需要对不同河道形态下的河道特性做出预测,以便选择和调整相应方案。采用集水动力模块、泥沙输运模块、污染物运移模块和水质预测模块为一体的环境流体动力学模型,利用计算机进行数值模拟,对京郊某弯曲河道3种河道形态在50年一遇洪水过程下进行数值模拟,在此基础上对3种工况下河道的水流特性进行分析,发现工况一弯道处凸岸流速先增加后减小,凹岸流速先减小后增大,凹岸水位明显高于凸岸水位;工况二两岸流速分布较为对称,叉道起到分洪滞洪作用;工况三两岸水流摆动现象不如工况一明显,衬砌工程量较小,并提出相应河道保护措施。     

基于EFDC示踪模拟的人工湖调水规模分析

城市景观人工湖规划设计时,需在湖体水质恶化到一定程度引入新的水体进行调水置换,以确保湖区水环境质量,合理确定的引水条件将有效节约引水资源量。以石家庄市正定湖为例,基于EFDC水环境数学模型,分析了不同调水方案下湖区示踪粒子追踪模拟情况,根据示踪粒子追踪模拟结果,确定了湖区最优调水规模,并探明了湖区潜在的重污染区域和富营养化高发区,为切实保障湖区水环境质量提供了技术参考。     

基于EFDC的西南地区某水库水温结构模拟研究

为预测西南地区某水库的水温分布规律,本文以EFDC模型为基础,参考二滩水库、三峡水库和阿海水库等算例的模型参数取值,建立了该水库二维水温模型,对该水库典型平水年水温分布进行预测,分析了该水库水温分层及下泄水温的变化规律。模拟结果表明:(1)典型平水年夏季该水库会出现水温垂向分层现象,其中6月份垂向温差最大达到10℃;(2)水库表层水体温度呈现出季节性的变化规律,日间变化也十分明显,底层水体温度比较稳定,仅随季节更替稍有变化;(3)水库取水口底板高程620 m时,下泄水温与天然水温比较,下降幅度小于0.5℃。     

鄱阳湖水动力模型的遥感验证研究

应用湖泊水动力模型EFDC模拟了鄱阳湖2009-2011年的水动力过程。结果表明:模拟日平均水位及流量与水文站观测结果基本一致,相关系数达到0.94以上。针对现场观测数据单一匮乏的问题,借助遥感手段较为全面地验证分析了模型的实用性。通过雷达高度计ENVISAT RA-2和MODIS影像获取的水位、水体面积及淹水范围与模拟结果相关性较好,相关系数均达到0.83以上,证明该模型能够有效地揭示鄱阳湖高动态变化的水动力特征。此外,遥感手段也为模型的多角度长期验证提供了技术依据。