羅源灣海水交換三維數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來，隨著養(yǎng)殖業(yè)和沿岸工業(yè)的迅速發(fā)展，羅源灣內水質嚴重惡化。積極采取各種有效整治措施，減少污染物的排放和保護灣內尚未開發(fā)的深水岸線對于提高羅源灣的自凈能力，逐步改善水質情況有重要的作用。本文通過三維數(shù)值模式模擬灣內水體的運動狀況，分析水質惡化原因，為保護和合理利用開發(fā)該海灣提供理論依據(jù)。 利用自記水位儀的同步潮汐觀測資料作為模式水位邊界的輸入條件，利用ECOMSED模式模擬了羅源灣不同深度處的潮流場，分別與三個驗潮站的潮位實測

2、值以及6個測流點的大小潮觀測結果相比較，效果良好。 在上述潮流工作的基礎上，利用ECOMSED模式中的示蹤粒子三維追蹤模塊重點分析灣內外的水交換情況以及污染物物質輸運過程。本文結果表明，水交換能力的強弱與納潮量的大小成正比，也就是說，灘涂面積越大，納潮量越大，水交換能力就越強。因此不能盲目的圍墾灘涂。 前人利用單箱模型和對流一擴散方程，指出羅源灣水存留期為10天左右。本文利用模式更加細致的描述了灣內水存留期的空間分布，然

3、后根據(jù)灣水存留期的不同將灣內劃分為四個地區(qū)。進一步的研究表明不同海區(qū)灣水存留期的差異主要是由歐拉余流場的結構差異造成的。表層由西北灣頂流向將軍帽附近海域并且順著可門水道流出灣外的余流主流和將軍帽西南部的渦旋造成灣水存留期的水平分布不均勻。風場可以影響當?shù)氐暮Ａ?，因此風場的差異也會影響水交換能力。經過數(shù)值模擬分析，可以看到西南方向的風有利于水交換；而作為羅源灣全年主導風向的東北風，在平均風速的情況下，卻阻礙了灣內水體的交換。考慮不同投放時

4、刻，水交換能力的不同，發(fā)現(xiàn)初始投放時刻的不同對質點總數(shù)的減少速度有較明顯的影響：就整個海區(qū)而言，高潮時和落潮中間時投放的質點數(shù)要比漲潮中間時和低潮時投放的質點數(shù)減少得快。考慮水交換能力的垂直分布特征可以發(fā)現(xiàn)表層交換率較快，底層較慢，整個海域的交換能力與中層的相當。估算一年內灣內水體的交換情況，如果選擇低潮時投放，羅源灣水體一年可以交換7.5次，年平均而言，每48天左右灣內水體可以完全更新一次；如果選擇高潮時投放，大約每30天灣內水體可以