夏季桑沟湾三维水质数值模拟

发布时间：2020-05-08 17:28

【摘要】： 近年来,由于桑沟湾养殖业的发展,大量养殖废水排入湾内,再加上陆源河流的流入和岸边生活污水的排放,携带大量污染物入湾,一定程度上导致桑沟湾水质恶化,对该海域的养殖业产生一定的影响。因此,在该海域建立三维水质模型,可以对该海域水质参量的分布规律和变化趋势有一个更系统、更全面的认识,从而为海洋管理者提供科学依据。 本文首先应用国际上先进的河口、陆架和海洋模式—ECOM准确模拟了桑沟湾海域的三维潮流场,从而为污染物的扩散输移提供了动力场。研究表明:桑沟湾的潮流属于正规半日潮流,以往复流为特征。涨潮过程中,潮水从湾口的北侧进入,逆时针旋转,经湾的西部近岸,沿湾口南侧流出。落潮过程与涨潮过程相反,潮水从湾口的南侧进入,顺时针旋转,从湾口的北侧流出。湾口的流速比湾内的流速大,最大流速为65cm/s。桑沟湾余流较弱,湾口余流为8cm/s左右,湾内大部分区域只有2～3cm/s。湾内南部余流呈逆时针方向流出桑沟湾。由于水深较浅,湾口比较开阔,密度垂直分布基本一致,所以垂向流速较小,从表层到底层由于受底摩擦力的影响,流速逐渐变小。 在潮流正确模拟的基础上,本文将水动力模块计算结果中的对流扩散场、温盐场以及网格地形数据等信息耦合到三维水质模型RCA中。本文在RCA原有模型的基础上,根据夏季桑沟湾自身的生态特征与监测资料,简化了一些生态过程与过程参量,建立了桑沟湾概念水质模型。研究表明:CODMn自沽河入海口向海域内呈带状递减趋势,湾顶南部海域浓度较湾顶北部海域高,从表层至底层浓度逐渐降低;无机氮、无机磷在沽河入海口附近浓度较高,养殖区浓度等值线趋向增大,从表层至底层浓度减小趋势逐渐变缓,局部海域出现先减小后增大的变化趋势;浮游植物在沽河入海口和湾顶南部海域浓度较大,从湾顶向湾口呈递减趋势。浮游植物对无机氮的摄取量在0.002～0.02mgL~(-1)d~(-1)之间,对无机磷的摄取量在0.0001～0.0012mgL~(-1)d~(-1)之间, CODMn自身的降解量为0.025～0.22mgL~(-1)d~(-1)之间。 本研究建立的夏季桑沟湾三维水质数学模型,其研究成果对该海域的水质变化趋势预测具有重要的指导意义,为环境管理者提供了科学依据,同时为其他海域的同类研究提供了有价值的参考。
【图文】：

以及网格水深数据融合到RCA三维水质模型中，根据资料与现场监测的数据确定水质模型中各个参数，建立夏季桑沟湾三维水质数学模型。模型的基本框架如图1-1所示。具体工作如下：⑴ 采用水动力模型ECOM对桑沟湾的潮流进行三维数值模拟，得出水动力背景场，为后续的水质模型计算做准备。⑵ 将水动力模块计算的对流扩散场、温盐场、网格数据等信息耦合到RCA模型中，在 RCA原有模型的基础上，根据夏季桑沟湾自身的生态过程与各个参数的选取，简化了许多生态过程与变量，建立了夏季桑沟湾三维水质模型。⑶ 分别进行了夏季桑沟湾物理过程下的水质模拟和生态过程下的水质模拟，分析了物理过程下CODM n以及营养盐的浓度分布和生态过程下CODM n自身的降解程度以及浮游植物对营养盐的摄取量。

°35'E)，属半封闭性内湾，呈 “C”字形，湾口朝东，面临黄海，地理位置见图2-1。湾口宽约11.5km，东西宽约7.5km，岸线长约60km，面积约163km2，其中海湾水域面积约143 km2，滩涂面积约20 km2。海底平缓，，平均水深7～8m，最大水深 15m。底质具有基岩、砂砾石、中细砂、粉砂及泥质粉砂等多种类型（海湾志第三分册）。桑沟湾入湾河流有桑干河、崖头河、沽河
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X55

【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 邱照宇;基于FVCOM模拟河流输入对胶州湾水质的影响[D];中国海洋大学;2010年

2 左忠豪;湘江流域污染物动态运移三维可视化及空间分析[D];中南大学;2012年

本文编号：2654960