莱州湾围填海工程对海洋环境的累积影响研究

本文以莱州湾海洋环境为研究对象,采用数值模拟,分别从海域空间、水动力和生态环境3个方面,分析了2000—2005年、2005—2010年和2010—2013年莱州湾3个阶段围填海工程对其海洋环境产生的累积影响。结果表明,2000—2013年围填海工程导致莱州湾的海域面积减小了约6.3%,岸线长度增加了18.1%;影响流速等级为Ⅲ级的海域面积累积约1 069km~2,大、小纳潮量分别减少了3.81%和4.76%;围填海工程还导致莱州湾的生物资源多样性程度和数量下降。十几年来的围填海对莱州湾海洋环境的累积影响较大。     

围填海对芝罘湾潮流场和纳潮量的影响研究

本文基于MIKE21水动力数值模型,以1985年、1993年、2010年和2017年4个时期为代表年份,定量识别了芝罘湾围填海工程引起的潮流场及纳潮量的变化情况。结果表明:(1)流场:潮流以往复流运动为主,湾口流速最大可达32.99 cm/s,湾底流速较小,最大为9.49 cm/s,湾口流速远大于湾底流速。围填海工程使湾内流速发生了明显变化,湾内9个代表点位的流速均有所减小,湾口流速变化率较小,湾顶流速变化率较大,2017年湾底流速相比于1985年最高减小量达到39%。(2)纳潮量:芝罘湾在围填海前后4个时期的纳潮量分别为4.701×10~(7 )m~3、4.469×10~(7 )m~3、3.854×10~(7 )m~3和3.690×10~(7 )m~3,对比发现,围填海工程的进行使湾内面积持续减小,纳潮量也持续减小,1985-2017年减小了21.51%,围填海工程弱化了芝罘湾的水动力条件。     

钦州保税港区填海造地工程对海洋环境的影响

利用潮流数值模拟、海图对比、输沙率计算等方法,从潮流场、冲淤环境及纳潮量三个方面,分析了钦州保税港区填海工程造成的影响.结论认为:填海工程建成后,工程区西侧和东侧流速增加0～0.2 m/s,由工程区边界向外增加幅度逐渐减小,南侧流速减小0～ 0.25 m/s左右;工程区西侧主导流向受深槽地形控制,变化幅度较小,而东侧和南侧由于新增岸线改变了原有流场方向,流向变化明显;填海工程没有改变东槽主导潮流方向和悬沙向外海输移路径,工程造成东槽流速增加,利于泥沙的起动搬运,使深槽部位推移质泥沙由淤积变为轻微侵蚀,对航道保持稳定有利;工程建设后钦州湾湾体纳潮量减少了3 934.38×104m3,占钦州湾海域总纳潮量的2％左右.     

胶州湾遥感研究Ⅱ.动力参数计算

应用从卫星遥感图像中提取的平均高潮线水域面积和水边线水域面积推算零米以下水域面积,以及结合潮位实测资料推算海湾纳潮量与沉积速率的方法,得出胶州湾现有(1988年)零米以下水域面积为257km~2、纳潮量为9.48×10~8m~3。这些数值比历史数据减小。胶州湾1963—1988年间的平均沉积速率为1.4cm/a,是1915—1963年间的2.7倍。文中还对湾口最大涨潮流速的推算方法进行了探索,应用于胶州湾得出最大涨潮流速为1.2m/s,也比历史数据有所减小。     

围填海工程对半封闭海湾水动力环境的影响

为研究围填海工程对海湾水动力环境的影响,本文基于二维数值模型MIKE21,建立了东山湾附近海域的潮流模型。对比观测数据发现,大潮期间的最高、最低潮位模拟误差在6 cm以内,小潮期间的误差相对较大;流速和流向的模拟误差在9%左右,最大误差出现在转流时刻;总体来看,模拟结果与观测数据吻合良好。在此模型基础上,研究了东山湾围填海前、后潮流动力、水体半交换时间和纳潮量等水动力要素的变化。结果表明:围填海后大范围的涨落流态与围填海前保持一致,大体上仍然呈现S-N走向,涨潮流偏N向,落潮流偏S向,往复流特征较为明显;从局部流场来看,涨落潮流场发生了一定的变化,围填海区域南、北两侧的流矢变化较为明显,涨潮流矢由偏N向改为偏E向,而落潮流矢由偏S向改为偏W向,同时受到围填海区域岸线的遮蔽效应,围填海南、北两侧水域的流速也有一定减弱,而西侧的流速则有一定增强;围填海实施前的水体半交换时间为220.5 h,实施后时间为239.4 h;纳潮量变化为-2.5%左右。研究表明,围填海工程对东山湾水动力环境的影响主要集中在工程区域附近,其对泥沙冲淤、生态环境等的影响将在后续研究中进一步探讨。     

集约用海对莱州湾水动力环境影响的数值模拟研究

在考虑水体斜压的基础上利用MIKE3三维数值模型的HD和Ecolab模块,对莱州湾的水动力环境进行了数值模拟,并将验证良好的该模型用于分析预测集约用海工程的实施对莱州湾水动力环境造成的影响。研究结果表明:工程并不会大范围改变莱州湾海域的水动力特征,影响主要集中在工程区附近,距工程新岸线约20 km处,流速变化率在15%左右甚至更小;工程造成海湾纳潮量在大小潮期分别减小0.29%和1.07%,海湾与外海水交换能力被削弱,可能会导致湾内水体污染加剧;工程实施后海湾PO_4-P平均浓度升高,DIN平均浓度降低,N/P比下降,海域磷限制作用被削弱。     

渤海岸线及水深变化对水动力影响的数值模拟

为探究渤海岸线及水深变化对水动力的影响,基于Delft3D水动力学模型,选用2003年和2015年作为围 填海前后的典型年份,建立了围填海前后岸线及水深条件下的渤海三维水动力模型,并对水动力场进行了模拟。通过对围填海前后潮波和潮余流的分析,得到了岸线及水深变化对渤海水动力场的影响。结果表明:填海后,岸线及水深变化会对渤海主导分潮M₂分潮产生较大影响,秦皇岛附近无潮点向西北方向偏移,渤海海域M₂ 分潮振幅总体减小;潮致余流场受岸线及水深变化影响较大,其中渤海湾曹妃甸港南部形成复杂的涡流,沿岸海域余流增大;滨海新区附近形成多个小范围环流,且天津港到黄骅港北部沿岸海域2015年余流比2003年增加3~5 cm/s;黄骅港南部形成一个逆时针环流,并且该处余流减小2~5 cm/s。辽东湾辽河口附近由于水深增加导致余流减小2~7 cm/s。莱州湾黄河口附近的逆时针环流向东南方向移动,黄河口北部余流略有减小,东南部余流明显增大,增加量最多能达到9 cm/s。刁龙嘴南侧顺时针环流减小,北侧顺时针环流增大4~9 cm/s。     

罗源湾多年围填海工程对水动力环境的累积影响研究

由于滩涂开发和临港工业建设的需要,罗源湾内围填海活动频繁,但长期以来多个围填海工程对湾内水动力环境的累积效应十分明显。本研究以围填海累积影响下的罗源湾水动力环境变化为研究对象,通过MIKE 3模型,分析了罗源湾3个典型围填海时期岸线与地形条件下的纳潮量和水交换能力变化。结果表明,多年实施的大量围填海工程对罗源湾的纳潮量和水交换的累积效应显著。1996和2012年的海湾全潮平均纳潮量与1960年代相比,分别减少了约20.59%和28.38%,湾内30d的平均水交换率则分别减少19.17%和21.42%,半交换时间延长了约1.74和2.42d。由此可见,频繁的围填海工程对罗源湾水动力环境的累积影响较大。     

岸线变迁对大连湾内湾海域纳潮量的影响

根据海图资料统计了1979年、1988年、1998年和2009年大连湾及3个内湾岸线和海域面积变化情况,并运用MIKE21软件建立这4年的潮流场模型。然后,基于潮流场数值模拟的数据计算了1979年和2009年大连湾及3个内湾动态纳潮量,并与用潮差和面积计算的静态纳潮量比较,明确对于水位与潮滩面积关系复杂、海域面积较小的海湾应选用动态纳潮量方法。最后,计算了1988年和1998年3个内湾的动态纳潮量,发现近30年间的围填海工程使得大连湾纳潮量减少15%,3个内湾纳潮量均减少50%。     

石浦港纳潮量对三门湾围填海的累积响应

长期以来三门湾进行了大量围填海工程,其累积影响与单个工程影响的简单叠加有显著区别。本文立足区域规划,采用幕景分析法,基于Delft3D二维模型研究石浦港潮流流速、瞬时流量对三门湾围填海工程的阶段性累积响应,并在此基础上分析石浦港纳潮量的累积响应。结果显示,随着围填海面积的累加,石浦港大部分水域全潮平均流速降低,其变幅分布与距围填海工程远近未显示出明显的相关关系,主水道横断面瞬时流量峰值降低,涨、落急时刻流量不等现象削弱;石浦港平均纳潮量2004-2009年增加3.16%,2009-2020年增加0.23%,三门湾总纳潮量2004-2009年减少0.46%,2009-2020年减少5.72%,三门湾湾口流量分配优势减弱;围填海区位不同,石浦港纳潮量响应有一定差别。