胶州湾及其邻近海域潮流和污染物扩散的数值模拟

采用曲线网格技术，将ECOMSED模式应用于胶州湾的潮流和污染物COD的稀释扩散研究，建主了一个三维保守污染物COD输运的对流扩散数值模型，对胶州湾M2分潮和COD污染状况进行了模拟。结果表明，胶州湾及其附近海域存在许多大小、强弱和旋转方向不同的余流涡；湾内COD浓度东部比西部高，湾口外的COD浓度等值线成舌状分布，向东伸展；余流和COD浓度垂向分布差异并不显。模拟结果与胶州湾的实测资料符合较好。     

狭长海湾象山港三维污染物运移特征的数值模拟

为了探明污染物在狭长海湾象山港内的输运规律,在验证良好的三维潮流模型基础上,计算和分析了不同驱动因素下的余环流结构和污染物的三维运移特征。余流模拟结果表明该海域余流结构区域差异性明显,狭湾内夏季余流垂向分层明显,表、底余流方向相反,分界点约在0.4~0.5倍水深处;口门及以外海域主要以水平环流为主。进一步采用拉格朗日粒子追踪方法,模拟了示踪粒子在湾内的三维运移轨迹。通过对不同位置释放的污染物粒子运移轨迹进行比较分析,最后给出了模拟期间的污染物运移规律。研究结果可为排污口选址和海湾污染治理等提供科学依据。     

洋浦近岸海域污染控制规划方案优化——Ⅰ.排污口位置优选

在洋浦近岸海域计算潮流场基础上,计算预选排污口附近海水质点运动轨迹及预测污染物浓度分布,最后,从环保角度出发,推荐了洋浦地区各开发区的排污口位置,为洋浦近岸海域污染控制规划方案的制定及其优化提供了依据。     

POM模式在河口湾污染物质输运过程模拟中的应用

具有复杂地形的河口湾,由于冲淡水的影响,湾内的流动具有很强的三维结构.因此要再现河口湾各种过程,必须进行三维数值模拟.在实际应用中,选用水平上采用正交曲线性网格和垂向上采用σ坐标的POM模式作为水动力模式比较合适.本研究在POM模式的基础上添加了示踪粒子三维Lagrange运动轨迹计算及水质模块,用以研究榆林湾水交换能力和污染物质输运过程.     

胶州湾大桥建设前后湾内泥沙冲淤数值模拟

本研究通过对胶州湾大桥建成前后湾内泥沙冲淤情况进行模拟。探讨了典型时刻胶州湾大桥附近海域的海流流速和流向情况。对比胶州湾大桥建成前湾内的流场模拟结果可知,胶州湾大桥的建设对胶州湾内整体的海流流态影响较小。胶州湾大桥的建设对胶州湾水动力的改变主要在桥墩建设附近海域。通过大桥建设前后冲淤数值模拟结果可知,工程前后工程附近冲淤趋势基本一致,只是在大桥桥墩附近出现冲淤变化较大的情况,表现为在桥墩的南北两侧出现较大桥建设前淤积加强区,在桥墩的东西两侧出现冲刷加强区,在通航孔桥墩跨度较大的海域,冲刷强度增大比较明显。     

基于ECOMSED模式的兴化湾三维潮流泥沙数值模拟研究

通过三维ECOMSED模式,对兴化湾内的泥沙变化规律进行了分析论证.模拟结果与实测值的对比分析表明,模拟结果较好,可以较准确地描述兴化湾的潮流泥沙特征.分析发现,兴化湾大部分海域的含沙量很低,兴化湾内普遍呈现冲淤稳定的状态,海区的冲淤变化量维持在1个较小的水平,淤积主要集中在近岸浅滩区域,近岸年淤积变化量普遍呈增大趋势.     

大连湾保守污染物迁移三维模型及应用

采用基于有限体积法和非结构化网格的三维潮流模型,同时耦合拉格朗日粒子追踪模型和保守污染物输运扩散模 型。模拟了大连湾内的水动力变化、潮致余流场分布、保守污染物的输移和特征粒子的运动轨迹;同时研究了不同人工岛对 湾内污染物迁移的影响。模拟的潮流场与实测数据吻合较好。结果表明：湾内潮致余流呈顺时针半涡形态,湾口潮致余流呈 NE 方向;湾内保守污染物主要随潮致余流的方向而迁移,湾口的迁移扩散快于湾中,湾内北部的污染物能较快扩散到湾外, 湾内南部的污染物易在湾底滞留,各个子湾内的污染物不宜扩散出来;两种方案人工岛均会降低臭水套湾和香水套湾的自净 能力,且方案2 比方案1 的影响大;而对红土堆子湾方案1的影响比方案2大,且方案2 能改善其水质情况。     

胶州湾潮余流和物质输送之间的关系

基于MIKE21的HD模型,通过模拟得到胶州湾的潮流场,胶州湾在涨急时最大流速1.04m/s,落急时最大流速约为0.96m/s。胶州湾余流总体较小,平均为0.03m/s左右。并在湾内不同位置释放自由粒子,以MIKE21的Particle tracking模型计算出其在潮流作用下的运移轨迹,结果表明粒子大多数运移到湾内近岸区域,少部分在湾口区域附近;在潮流场基础上计算了欧拉余流场,并和粒子运移结果进行对比,表明欧拉余流场在区域流向比较一致时可以表示粒子运动的趋势,为物质迁移、控制污染等方面提供了一定的参考借鉴意义。     

罗源湾潮致余流特征及其对物质分布的影响

基于MIKE 3开展了罗源湾的三维数值模拟,以流场和断面垂向流速阐释了罗源湾的潮流分布特征,计算了罗源湾的潮致余流场,采用拉格朗日粒子追踪法模拟了具有粒子特性的物质在湾内的运移并分析了粒子的运动规律,结合潮流和潮致余流特征讨论了罗源湾不同区域的物理自净能力。研究结果表明,罗源湾西北部、东北岸内凹处和内湾口处形成了余环流结构,湾内不同区域的物质分布与潮致余流结构有明显相关性,粒子在罗源湾西北部海域运移缓慢,而湾口及可门水道附近具有较好的自净能力。本研究为进一步探讨罗源湾污染物质分布机制提供了科学依据,为罗源湾的污染控制和环境保护提供了技术支撑,研究方法也为其他海湾的相关研究提供借鉴参考。     

长江口海域污染物入海扩散模拟研究

长江口地形复杂,水动力过程也极为复杂,模拟污染物的三维扩散也十分困难。本文基于三维海洋模型FVCOM和示踪剂扩散技术,模拟上海市石洞口、竹园、白龙港和新和4大排污口的污染物质在长江口的扩散分布,分析污染物在水体表层、中层、底层的扩散特性及其影响范围。研究表明长江口污染物的扩散在垂向上分布差异不大,在长江口内污染物由于受到长江径流影响较大,虽然水平分布存在往复运动的现象,但总体趋势是向长江口扩散的。当污染物流出长江口以后,受潮流的影响较大,逐渐向外海扩散,最终部分污染物会扩散进杭州湾,排污口的污染物质会对排污口沿岸、上海中华鲟自然保护区上海九段沙湿地国家级自然保护区造成生态影响,对上海市的饮用水源地不会造成影响。