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

1、渤海灣是一個半封閉的內陸淺海，為京津塘等經濟城市所環(huán)繞，優(yōu)越的地理位置使其在我國的國民經濟、國防和對外貿易中起著重要的作用，海洋環(huán)境越來越被關注。2002年對渤海灣地形調查結果表明，近年來圍海造田等人為活動造成渤海灣地形的變化，根據2002年渤海灣最新地形調查資料與上世紀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2000

2、年渤海灣污染物監(jiān)測數據，對該海域進行水質評價，根據最優(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動條件來研究其水動力特征，研究發(fā)現：開邊界取在無潮點附近，由于潮流對無潮點的敏感性，模擬結果在一定程度上呈現虛假效應，提出了嵌套模式流速驅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果，認為嵌套模式流速為開邊界條件下模擬結果較潮汐水位驅動結果真實可靠。 在渤海灣新舊地形下，對環(huán)流場進行模擬，結果顯示渤海灣西北角的順時針環(huán)流在新地形下轉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，污染物濃度分布結構主要受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構與潮致Lagrange余流結構特征相似，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。從渤海灣內部各區(qū)域的物質混合特征看，早期混合與地理位置遠近相關

5、，平衡時主要受運動場特征影響。 基于2000年3個月份的污染物調查結果，分析了渤海灣水質現狀，并對污染現狀進行了水質評價。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)現與水位驅動條件相比，嵌套模式流速驅動條件能更