海阳阎家河人工泻湖水体交换数值研究

利用二维水动力数学模型模拟海阳人工泻湖潮流运动,并分析了在人工泻湖的西向开通导堤前后泻湖内的潮位变化与水体运动变化过程,据此计算出泻湖内的海水交换率及海水的半更换期。结果表明,在未开通西通道时,泻湖西侧水体的单宽流量在涨急和落急时只有0.66m2/s和0.47m2/s,水体流动缓慢,难以保证泻湖环境生态对水质的需求;当开通西通道时,泻湖内的水体整体运动明显增强,西侧水体的单宽流量在涨急和落急时分别达到1.02m2/s和0.70m2/s,西安路两侧大部分水体能够顺利进行交换,同时泻湖内的水体交换周期也明显缩短,约为2.61d。     

渤海湾泥质区南部悬浮体夏季输运过程与机制

为了解渤海湾泥质区南部近岸及毗邻海域夏季悬浮体输运格局,分别在湾内、湾口、湾口外和黄河口外NE向剖面处设置站位,进行25 h海流、温盐连续观测及悬浮体浓度（SSC）测定。结果显示,高温淡水以羽状流的方式自近岸向渤海中部传输,高浊度悬浮体多出现在涨急和落急的流速较高时期,较高的SSC值多出现在距底5 m水深范围,其中湾内和湾口两站的底层SSC值最高,分别可达约130 和80 mg/L,黄河口外NE向剖面20 m以深海域SSC值最小,均低于40 mg/L。单宽输沙率具有潮周期性特点：湾内A1站涨潮和涨平期以向湾内近岸输沙为主,落潮和落平期以向湾外输沙为主,潮平均单宽输沙率为7.8 g·m−1·s−1,方向为280°;湾口A2站涨落潮流输沙方向相反,整体以SE向朝湾外近岸输沙为主,潮平均单宽输沙率为7.2 g·m−1·s−1,方向为328°。湾外A3站涨潮和涨平时期输沙方向基本相反,大小相当,落潮和落平时期输沙方向以偏E和偏NE向为主,潮平均单宽输沙率为4.7 g·m−1·s−1,方向为77°。黄河口SE向的两个站位涨潮时输沙偏SE向,涨平时输沙偏NW向,落潮时输沙偏NW向,落平时输沙偏N向和偏NE向,两站的潮平均单宽输沙率方向以偏N向为主,A4站的潮平均单宽输沙率为5.2 g·m−1·s−1,方向为94°,A5站潮平均单宽输沙率为7.7 g·m−1·s−1,方向为102°。潮平均单宽输沙率以拉格朗日输沙贡献最显著,在湾口泥质区南部和东南部水深15～25 m的海域,垂向净环流的影响较大,有抵消一部分拉格朗日输沙率的作用,且对潮平均单宽输沙率的影响比湾内和25 m以深海域的大,其他分量数量级较小,对潮平均单宽输沙率贡献较小。水体以混合为主,水体层化程度加强对各站位悬浮体输运均有一定的抑制作用。     

芝罘湾水动力与物质输运现状的数值模拟

为海洋生态保护和海岸工程建设等工作提供参考,基于Mike21模型水动力学（HD）模块,得到最新岸线形态下芝罘湾的潮流场,涨、落潮历时不均,落急潮流流速大于涨急潮流;东北岸流速最大,向西南靠岸渐小;湾北涨、落潮流向相反,湾中、南部流向在涨急时刻为SW向,落急时刻由南呈NW向向北顺时针逐渐转为NE向。计算了15个潮周期的欧拉余流场,余流流向除湾南沿岸局部区域沿岸向南外,整体为中心在湾东北的顺时针余环流,余流流速整体较小,大部分区域不超过0.06 m/s。芝罘湾内等距离释放16个自由粒子,据粒子运移轨迹得知：湾以北外海的物质不易向湾内输运,湾内自由粒子最终均运移出湾外,湾内无聚集,表明芝罘湾的水动力情况利于物质向外输运;担子岛以北的粒子向东输出湾内后,绕开担子岛等岛屿输运至东南外海;担子岛以南的粒子经过在湾内回旋振荡,以“∞”型轨迹最终南下。     

唐岛湾水动力环境影响预测模拟

唐岛湾位于青岛经济技术开发区行政商务中心与薛家岛旅游度假区之间,属原生构造湾,湾内外的水体交换量反映了其环境自净能力,对制定环境整治规划、改善湾内水环境质量具有重要意义。文章进行了潮流场的数值模拟、湾内外水体交换数值模拟以及纳潮量的计算,并通过2008年唐岛湾实测海流资料进行了检验,计算结果与实测结果吻合良好,较好地反映出该海域M2分潮潮流场时空分布的基本特征。     

乐清湾水交换特征研究

采用EFDC模式模拟研究了乐清湾水交换的三维过程和时空变化特征,并通过计算水示踪剂质量浓度分析水体置换过程。结果表明,乐清湾水交换主要是由鹿西岛两侧流入的外海水体与湾内水体的交换,以及乐清湾口门西侧附近的湾内水体与瓯江北口径流冲淡水之间的交换。从口门到湾顶,水交换能力差别较大。以最窄的连屿至打水山断面为界,以南水体1个月基本可以完全交换,而以北水体2个月后仍然无法交换至湾口水平。连屿至打水山断面以北地形复杂,岛屿较多,污染物主要通过岛屿间的潮汐汊道输运,断面的瓶颈效应也使得断面以北的水体交换能力稍弱。在口门附近90%以上的水体被外海置换所需时间不到5 d,而此时湾顶水质未有太大改变;15 d左右,80%湾内水体被外海水置换;90%湾内水体被置换仅需40 d;70 d时的水体置换率达97%。     

桑沟湾春、秋季溶存CH4的分布及海-气交换通量

分析2013-10,2014-05和2015-05对桑沟湾3个航次的调查中采集的表、底层海水样品,研究该海域海水中溶解CH_4的分布特征及海-气交换通量。结果表明:春、秋季桑沟湾水体中CH_4浓度范围为3.0356.4nmol·L~(-1),底层浓度高于表层。由于水温的季节变化和陆源输入的影响,秋季表、底层平均CH_4浓度是春季的37倍。受养殖活动的影响,贝藻混养区表、底层CH_4均高于其他养殖区和湾外。2013-10,2014-05和2015-05桑沟湾表层海水CH_4的平均饱和度分别为(2 704±2 532)%,(330±276)%和(858±417)%,表现为秋季高于春季。根据W2014公式估算出桑沟湾春、秋季表层海水CH_4海-气交换通量范围为3.919.9μmol·m~(-2)·d~(-1),根据N2000公式估算出春、秋季表层海水CH_4海-气交换通量范围为5.520.6μmol·m~(-2)·d~(-1),表明春、秋季桑沟湾是大气CH_4的源区。     

厦门浔江湾水体交换的~(224)Ra和~2H示踪研究

本文研究了 980 32 6航次厦门浔江湾海水中2 2 4Ra和2 H的含量与分布 ,揭示其水体交换特征。表层水体中2 2 4Ra的放射性比度介于 4.94～ 1 3.70Bq/m3之间 ,平均值为 7.2 6Bq/m3 ;δD测值介于 - 8.9× 1 0 -3 ～ - 5 .7× 1 0 -3 之间 ,平均值为 - 7.3× 1 0 -3 。表层水2 2 4Ra和2 H的分布表明 ,浔江湾在一定程度上受到西港水的入侵 ,湾内外水体的不完全交换造成外海水在该湾中部的滞留。     

Si在胶州湾沉积物-海水界面上的交换速率和通量研究

本文应用实验室培养法研究了 Si O3 - Si在胶州湾 1 6个站位沉积物 -海水界面上的交换速率。考虑培养时间、取样时间和间隔等因素 ,采用连续函数的方法计算了 Si O3 - Si交换速率。结果表明 ,Si O3 - Si在胶州湾沉积物 -海水界面上的交换表现为由沉积物向水体的释放 ,交换速率一般在因为 1～5mmol·m-2· d-1范围内 ,平均为 3.3mmol·m-2· d-1。高含量有机质沉积物 ,特别是生物扰动作用可以增大 Si O3 - Si交换速率。考虑胶州湾各种沉积物类型占胶州湾总面积的权重 ,Si O3 - Si在胶州湾沉积物 -海水界面上的交换通量为 1 .0 6× 1 0 9mmol·d-1 ,是河流输入量的 5.3倍 ,可提供浮游植物生长所需硅的 58%。     

铁山湾建港前后水体交换能力的数值模拟

铁山湾是北部湾东北部较大的海湾,水深条件好,可用岸线长。为研究铁山湾建港工程前后湾内的水体交换能力,文章建立了平面二维的水动力模型以及平面二维对流—扩散模型,率定后水动力学模型模拟结果与实测结果吻合良好。运用二维对流—扩散模型计算了湾内不同区域的水体半交换时间,模拟结果表明：铁山湾的水体交换能力较强,工程前水体半交换时间为129天,海域的水体交换能力主要受铁山湾潮汐作用的影响。铁山湾潮汐作用较强,潮差较大,且铁山湾口门开阔,这都为铁山湾的水体交换提供了良好的条件。工程后铁山湾水体半交换时间为142天,工程前后铁山湾水体半交换时间仅相差13天,说明工程方案对铁山湾水体交换能力无重大影响。     

胶州湾水交换及湾口潮余流特征的数值研究

利用基于普林斯顿海洋模式建立的胶州湾及临近海域潮汐潮流数值模型,结合胶州湾口走航式声学多普勒海流剖面仪(ADCP)测流资料,研究了胶州湾口的潮(余)流特征,并在潮流模型的基础上耦合建立了水质模块,模拟了胶州湾的水交换过程。考虑M2,S2,K1,O1,M4和MS4六个主要分潮,胶州湾口潮流场的模拟与ADCP观测数据吻合较好。外湾口水道上的潮流非常强,大潮期间观测到201 cm/s的峰值流速。团岛岬角的两侧分别存在一个流向相反的余流涡旋,两涡旋在团岛附近辐合,形成了57 cm/s的离岸强余流。整个胶州湾平均水体存留时间为71 d,平均半交换时间为25 d。胶州湾水体交换能力在空间分布上有很大差异:湾口海域最强,向湾顶逐渐减弱。湾内存在两个弱交换区,分别位于湾的西-西南部和东北端,水体存留时间多超过80 d,湾西局部水域最长达120 d,而半交换时间也大多超过40 d。潮流场的结构、强度,以及与湾口距离的远近是造成湾内水交换能力空间差异的主要原因。     

象山港潮汐通道潮波变化特征及其影响因素分析

依据象山港佛渡水道、牛鼻山水道和狭湾口的实测水文资料,分析3个潮汐通道的潮汐、潮流分布特征及其差异性;建立该水域潮流数值模型,探讨各水道及其交汇处的流场变化特征和影响影响分析。结果显示,狭湾内的涨落潮流主要通过牛鼻山水道受外海潮波的影响,仅在涨落潮流的起始阶段经佛渡水道与崎头洋存在水体交换;牛鼻山水道涨落潮流主要受外海潮波的控制;崎头洋落潮流与外海涨潮流在佛渡水道的交替变化,决定了佛渡水道涨落潮流的方向。佛渡水道涨潮流为东北向,落潮流为西南向。崎头洋通过佛渡水道与象山港进行水体交换,象山港涨、落潮流除了与外海进行水交换外,还受到杭州湾涨、落潮流的影响,有助于对舟山群岛南侧潮波以及杭州湾与外海水体交换的研究。     

桑沟湾溶存N2O的分布和海气交换通量的季节变化

于2006年4月至2007年1月对桑沟湾海域进行了4个航次的调查,采集表层海水样品,研究了该海域表层海水中溶解N_2O的分布特征及海气交换通量的季节变化,结果表明:桑沟湾表层海水中溶解N_2O浓度和饱和度存在一定的季节性变化,浓度表现为冬季最高而饱和度为夏季最高.利用Liss和Merlivat公式(LM86)以及Wanninkhof公式(W92)估算了该海湾海水中N_2O的年平均海-气交换通量,分别为0.2 μmol/(m~2·d)±0.1 μmol/(m~2·d)和1.5 μmol/(m~2·d)±1.0 μmol/(m~2·d).     

龙口近岸海域潮流作用下悬浮泥沙时空分布特征及输运机制

根据2015年1月与2017年5月两期大潮期27小时海流连续同步观测及悬浮泥沙资料,利用Morlet 小波分析与单宽悬沙通量机制分解法,结合潮流场特征,分析了龙口湾海域悬浮泥沙的时空分布特征,研究了潮流作用下的悬沙输运机制。结果表明,平面上,悬沙浓度在龙口湾内较低,湾口、湾外海域的的悬沙浓度相对较高;垂向上,研究区整体表现为悬沙浓度由底层向表层递减。潮周期尺度上,悬浮泥沙浓度峰值较流速峰值存在0.5～2 h的时间滞后;悬浮泥沙浓度在时间上的变化以12～16 h尺度为主要周期。季节尺度上,1月悬沙浓度远远大于5月。研究区内单宽输沙通量为1.21～239.77 g·s−1·m−1,整体上悬沙通量呈现出湾口最高、湾外开阔海域其次、湾内最低的分布格局。平流输运项（T1+T2）在悬沙输移中占绝对优势,潮致余流在悬沙输运起主要作用。季节上,1月份单宽输沙通量远远高于5月份,整体呈现出夏季落淤储沙而冬季再悬浮输沙的季节性输运特征。湾外海域悬浮泥沙大致向SW、S向输运,屺坶岛以北海域沿W、SW向屺坶岛头输运,进入湾内后,悬浮泥沙的输运沿人工岛北侧和西侧分为两支。研究区内,在海流、地形等的综合作用下,整体表现为由渤海向莱州湾的净输沙趋势。     

石岛湾东北侧水道对环境影响的数值模拟

随着经济的发展,石岛湾的环境污染日趋严重。为了改善其海洋生态环境,并增加航运能力,开挖入海通道是非常必要的。通过对石岛湾海水交换率、海水半更新期的估计,以及湾内示踪物浓度分布的数值模拟,研究了开挖多种入海通道的预案,模拟结果显示:石岛湾东北部开挖宽300m或500m水道方案的水体交换效果不及开挖宽800m的方案,后者可明显降低海湾东部的示踪物浓度,有利于湾内的水交换。而开挖的水道宽度增至1000m或1500m后也不会再更加明显地改善石岛湾的水环境,说明可选择开挖宽800m水道的方案。     

乳山湾内外大型底栖动物群落次级生产力初步研究

为了解乳山湾大型底栖动物的次级生产力,合理利用乳山湾生物资源,于2011年5和10月分别对乳山湾内外21个站进行了大型底栖动物的调查取样,用2种Brey模型估算了该海域大型底栖动物的年平均次级生产力、P/B值和各类群次级生产力所占百分比,并分析了该海域大型底栖动物生产力的空间分布。结果显示:该海域共发现大型底栖动物161种,大型底栖动物的年平均丰度为2 607.14ind/m~2,年平均生物量为266.37g AFDW·m~(-2);运用Brey(1990)经验模型估算的该海域大型底栖动物年次级生产力平均值为26.43g AFDW·m~(-2)·a~(-1),P/B值为1.81;运用Brey(1990)改进模型估算的大型底栖动物年次级生产力平均值为11.06g AFDW·m~(-2)·a~(-1),其中湾内东流区最高为42.34g AFDW·m~(-2)·a~(-1);湾内西流区较低,为3.17g AFDW·m~(-2)·a~(-1),湾外区域最低,为1.33g AFDW·m~(-2)·a~(-1),该海域大型底栖动物年平均P/B值为1.55;通过对2个模型的对比,建议对大型底栖动物进行次级生产力估算时选用Brey(1990)改进模型;通过与其他海域次级生产力比较,发现乳山湾内外大型底栖动物次级生产力低于胶州湾西部海域,高于桑沟湾和深沪湾。     

普兰店湾潮滩养殖围堰工程拆除前后水动力特征的数值分析

普兰店湾四周大量的滩涂逐步被开发成海参及贝类围堰养殖池塘,致使普兰店湾出现自然岸线不断萎缩、水体交换通道堵塞等系列问题,通过拓宽海湾水体交换通道恢复其水文和水动力条件是重要的手段之一。文章采用 MIKE21 模型对普兰店湾的潮流分布特征进行数值模拟,在潮位、流速模拟验证的基础上,对比分析了养殖围堰拆除工程实施前后普兰店湾的水动力情况。结果表明：养殖围堰拆除区域的局部滩涂流速增大,其值在0.3~0.4 m/s左右变化,围堰拆除对于距离在1.5 km以内的海域有一定影响,而对较远的金州湾及外海的整体流场基本无影响;拆除养殖围堰拓宽了普兰店湾的水域面积,提高了湾内的涨落潮流速,湾内的纳潮量增大了8.535%,位于北岸的养殖池拆除区域流场呈现明显的潮滩特征,上述变化有利于加快潮滩上盐沼植物、海洋生物生境的营养物质交换。     

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。     

乳山湾泥沙运移趋势及蚀淤分析

采用单宽输沙、沿岸输沙、海图对比及钻孔分析等方法,研究了乳山湾内泥沙运移趋势及蚀淤量变化两方面问题,蚀淤分析将乳山湾划分为:东汊、西汊、潮流通道和口门4部分进行讨论。研究认为乳山湾以河流来沙为主,湾内泥沙主要被落潮流带出湾外,在口门附近沉降形成落潮流三角洲,湾外两侧岸段破波带泥沙主要向口门方向运移,而悬移质泥沙主要被涨潮流带向湾顶。淤积区域集中在东西两汊及口门附近,潮流通道以侵蚀为主,东汊淤积速率为0.4~13.2 cm/a,口门附近淤积速率为6~20 cm/a,潮流通道侵蚀速率在5.7~23 cm/a之间。     

湾口建闸海湾水体交换及景观水位数值模拟

大幅度的潮位变动对近岸景观和亲水性有较大影响,为此往往在湾口建闸控制湾内潮位变动,通过设置景观水位改善以上问题,但这将带来湾内的水动力及水体交换条件下降。本研究以马銮湾为例通过潮流数学模型模拟,研究湾口开闸孔数、开闸位置及不同景观水位与湾内水动力和水体交换的关系。利用湾口闸门调度,在湾内形成大尺度环流提高水体交换效率,对马銮湾景观水位和闸门调度方式提出了建议,有效地解决了湾内潮差减小引起水体交换效率减低的问题。     

三沙湾夏季底边界层动力过程及悬沙输运特征

基于2018年8月福建三沙湾湾内外共两个定点站位的船基和座底三脚架观测数据,研究了三沙湾底边界动力过程及悬沙输运特征。结果表明,三沙湾湾内湾外两个站位均表现出涨落潮历时相近但涨落潮流速明显不对称的现象,即湾内涨潮流速大于落潮流速,湾外则相反。湾内水体受淡水输入影响较大,表现出落潮期间显著的温盐层化,而涨潮期间水体混合良好;湾外水体受淡水影响不明显,表现为水体温度主导的层化。通过对底边界层动力过程的分析表明,湾内(距底0.75m)、湾外(距底0.50m)站位底边界层的平均摩阻流速分别是0.016m/s、0.013m/s,且两个站位拖曳系数基本相等(2.03×10^–3),表明在相同流速下湾内站位的底部切应力更大,近底沉积物再悬浮和搬运相对湾外站位更为显著。因此观测期间悬沙浓度最大值出现在湾内站位,为109mg/L,且悬沙在垂向上的分布可达上层水体;湾外站位悬沙浓度更低,并且底部悬浮泥沙仅能影响至距底5m的水体。悬沙通量机制分解结果表明,三沙湾夏季的潮周期单宽悬沙从湾外向湾内方向净输运,湾内站位向湾内方向净输运74.88 g/(m·s),平流输沙占主导作用,贡献率41....