M-,2-分潮潮流作用下渤海灣物理自凈能力與環(huán)境容量的數(shù)值研究.pdf

1、渤海灣是一個半封閉的內(nèi)陸淺海，為京津塘等經(jīng)濟城市所環(huán)繞，優(yōu)越的地理位置使其在我國的國民經(jīng)濟、國防和對外貿(mào)易中起著重要的作用，海洋環(huán)境越來越被關(guān)注。2002年對渤海灣地形調(diào)查結(jié)果表明，近年來圍海造田等人為活動造成渤海灣地形的變化，根據(jù)2002年渤海灣最新地形調(diào)查資料與上世紀80年代地形資料對比分析，應用POM海洋模型對渤海灣潮致余流進行了診斷計算。在此基礎上，計算了渤海灣水交換時間，對污染物在渤海灣的輸運機制做了初步探討。最后根據(jù)2000

2、年渤海灣污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)，對該海域進行水質(zhì)評價，根據(jù)最優(yōu)控制理論給出了該海域的環(huán)境容量及最優(yōu)排放量。為進一步了解渤海灣海洋環(huán)境污染機制，提出科學的控制污染和治理污染的方法奠定基礎。 應用美國普林斯頓海洋模型(POM)，在灣口開邊界取潮汐水位驅(qū)動條件來研究其水動力特征，研究發(fā)現(xiàn)：開邊界取在無潮點附近，由于潮流對無潮點的敏感性，模擬結(jié)果在一定程度上呈現(xiàn)虛假效應，提出了嵌套模式流速驅(qū)動對渤海灣進行模擬。即，以整個渤海為研究對象，運用PO

3、M模式進行水動力模擬，取模擬所得渤海灣口的流速來驅(qū)動渤海灣小區(qū)域模式，通過定點觀測流速資料驗證了模擬結(jié)果，認為嵌套模式流速為開邊界條件下模擬結(jié)果較潮汐水位驅(qū)動結(jié)果真實可靠。 在渤海灣新舊地形下，對環(huán)流場進行模擬，結(jié)果顯示渤海灣西北角的順時針環(huán)流在新地形下轉(zhuǎn)換為強的逆時針沿岸流，渤海灣口南部流環(huán)在新地形下由于受到西部強逆時針流作用而減弱，流環(huán)半徑減小。通過實測資料所得新舊地形下相應污染物濃度分布特征表明，污染物濃度分布結(jié)構(gòu)主要受L

4、agrange余流場影響。 在水動力模擬基礎上建立了與水動力模型相耦合的三維水質(zhì)模型，分別在新舊地形下計算了渤海灣水體的平均存留時間。結(jié)果表明渤海灣頂水交換能力較差，舊地形下平均水交換時間300天，新地形下增加至316天，水交換能力減弱。水交換時間的空間分布結(jié)構(gòu)與潮致Lagrange余流結(jié)構(gòu)特征相似，說明潮致Lagrange余流可能是控制渤海灣水交換的重要動力學分量。從渤海灣內(nèi)部各區(qū)域的物質(zhì)混合特征看，早期混合與地理位置遠近相關(guān)

5、，平衡時主要受運動場特征影響。 基于2000年3個月份的污染物調(diào)查結(jié)果，分析了渤海灣水質(zhì)現(xiàn)狀，并對污染現(xiàn)狀進行了水質(zhì)評價。提出了用分區(qū)達標控制法求解海域環(huán)境容量，將環(huán)境容量問題定義為線性規(guī)劃問題，使各類水功能區(qū)在達到所對應的環(huán)境標準的前提下各排污口污染物允許排放量之和最大，通過響應系數(shù)的計算，得到渤海灣最優(yōu)排污布局和最大排放量。 本文工作創(chuàng)新點：通過對渤海灣進行水動力模擬，發(fā)現(xiàn)與水位驅(qū)動條件相比，嵌套模式流速驅(qū)動條件能更