近十年来渤海湾围填海工程对渤海湾水交换的影响

近十年来我国海岸带地区快速城市化,对土地的需求持续高涨,导致沿海地区围海造地现象愈演愈烈,海湾纳潮海域面积持续萎缩,对海湾的水交换带来了较大压力。为此,选取我国海岸带快速城市化的典型区域——渤海湾为例,研究近十年来渤海湾海岸带城市化对渤海湾水交换的影响。基于国际流行的MIKE3水动力模型耦合粒子追踪模块,应用2000年和2010年两个典型年份的渤海湾岸线资料,分别计算了2000年和2010年渤海湾环流系统及其驱动下的水质点运移规律和变化特征。研究将渤海湾划分为8个区块,定量化研究和对比了近十年来由于渤海湾持续围填海导致的海湾水存留时间和不同区块水交换能力的变化。结果表明,随着近十年来渤海湾沿岸快速城市化产生的岸线变化,导致湾内环流涡旋增多,决定湾内水交换的流场结构发生了显著变化,导致各区块的水交换能力和平均水存留时间不仅存在较大差异,而且发生了显著的变化。与2000年相比,2010年天津港、黄骅港和曹妃甸港区海域的平均水存留时间明显增加,水交换率下降,对区域水质的改善十分不利。     

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。     

胶州湾环流和污染扩散的数值模拟

潮流和潮余流对海湾和沿岸海域污染物质的迁移和分散所起的重要作用，已为大家所共知。潮余流亦称为潮余环流，它导致湾内的海水循环，促进与外海水的交换。然而，它是欧拉型的。溶解在海水中和以悬浮体形式混合在海水中的污染物质的迁移，与海水质点的运动一样，具有拉格朗日性质。海水质点在潮汐海区内的迁移，     

普兰店湾内湾水交换数值模拟研究

采用不规则三角网格系统和有限体积法,建立半封闭海湾-普兰店湾海域的潮流数值模型,潮位、潮流数值模拟结果与实测值符合良好,在此基础上结合普兰店内湾海域状况变迁的实际情况,将普兰店湾内湾划分为3个区域,对普兰店内湾2012年和2014年的水交换状况进行了数值模拟研究,并对各区域水交换能力进行了对比分析。数值结果显示,普兰店湾内湾在2012年和2014年区域地形相对变化的情况下,水域水体交换能力基本接近,仅在内湾纵深末端水域,2012年的水体交换能力略强于2014年。     

半封闭海湾的水交换数值模拟研究

基于采用不规则三角网格和有限体积方法的FVCOM模式,建立半封闭海湾-湛江湾附近海域的三维潮汐潮流数值模型,通过验证,结果与观测数据符合良好,并在此模型基础上对湛江湾的水交换状况进行了数值模拟,将湛江湾划分成3个区域,针对各区域进行了水交换能力研究,研究结果表明:由于湛江湾内不同区域的地形和地理位置变化较大,使得湛江湾内不同区域交换能力相差较大,其中,靠近湛江湾出口处交换能力最强,特呈岛以北海域交换能力最弱,交换时间与物质的初始浓度无关,与投放时刻和外源强迫密切相关,在治理湛江湾环境时,应分区进行,注意选择污染物排放时间和位置。     

象山港对虾增殖和流区浮游植物现存量和实级生产力

１９９２年笔者对象山港水域浮游植物现在生物量和初级生产力进行了观测研究，结果表明，象山港水理一个高生物量的海湾，平均叶绿素ａ浓度为３．５０－５．９３ｍｇ／ｍ＾３；初级生产力瑞为４４４．５－８７１．０ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ），湾内不同海区叶绿素ａ和初级生产力分布具有明显的空间区域和时间季节性，港顶部陆缘影响显著，水体交换缓稳定性好，生物量和初级生产力较高；港口受邻近海水的不断调节，海汉较不体交换快稳定性     

象山港水交换数值研究──Ⅰ.对流-扩散型的水交换模式

以溶解态的保守性物质作为湾内水的示踪剂,建立了对流－扩散型的海湾水交换数值模型。数值模型使用参数化的方法把重力环流和潮振荡的垂向剪切作用的水平混合效应包纳在水平二维的示踪剂对流－扩散方程中。在空间网距较小时,模型的稳定性和守恒性均可满足海湾水交换研究的需要。     

海湾水交换对取排水工程的响应

建立三门湾附近海域的水动力和水质模型,研究核电站取排水工程对海湾水交换的影响。计算得到取排水工程建立后三门湾海域40 d的海水交换率由51.60%变为51.06%,降低了0.54%。将三门湾海域分区分析,结果发现靠近排水工程的汊道水交换率降低最多,降低了5.36%,其余区域水交换率也都有所降低,但是降低幅度不大。结果表明:取排水工程的建立使得湾内水流状况发生变化,不同区域的水交换率变化相差较大;排水工程切断了附近汊道水流与外海的交换,导致排水口附近海域水交换率降低最多。     

象山港水交换特性研究

在验证良好的三维斜压潮流数学模型的基础上,以溶 解态的保守性物质为示踪剂,建立对流-扩散型的海湾水交换数值模型,计算了象山港水体半交换时间和平均滞留时间,并研究了斜压动力对湾内外水交换的贡献。研究结果表明,象山港水交换速度的区域性变化较大,水体半交换时间和平均滞留时间由象山港口门向湾顶逐渐增加,口门附近半交换时间在5d以内,平均滞留时间为5~10 d;湾顶水交换速度缓慢,水体半交换时间为30~35 d,平均滞留时间为35~40d。斜压动力对狭湾外段水交换影响较弱,对狭湾内段有较大的影响。     

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。     

用镭同位素评价胶州湾水体表观年龄及地下水入海通量

为评价胶州湾水体表观年龄和地下水入海通量,2011年9—10月在胶州湾地区分别采集地下水、河水和海水样品,对水样的224Ra和226Ra活度进行测量。基于224Ra和226Ra半衰期的差异,运用224Ra与226Ra的活度比值计算了胶州湾水体表观年龄;采用三端元混合模型计算了胶州湾海水中地下水、河水与湾外海水的混合比例;在水体表观年龄和混合比例的基础上,计算了地下水入海通量。结果表明:研究期间胶州湾水体表观年龄分布范围为3.2—39.4d,平均值为14.7d,呈现从湾顶到湾口年龄逐渐增大的趋势,地下水的平均混合比例是11.0%,地下水的入海通量为7.29×106m3/d,海底地下水排泄速率为3.8cm/d。     

胶州湾水体重金属Hg的质量浓度和分布

根据1982-04、06、07和10月胶州湾水域调查资料,探讨和研究胶州湾重金属Hg的水质、平面分布、垂直分布、季节变化以及来源.结果表明：Hg在胶州湾水体中的质量浓度范围为：0.006～0.049 μg/L,在胶州湾整个水域,没有受到Hg的污染.在胶州湾西南沿岸水域,地表径流直接输送Hg入海,其质量浓度都非常低;在胶州湾东部沿岸水域,河流输送Hg入海,其质量浓度相对较高.Hg的表、底层水平分布证实了Hg的水域迁移过程和水域迁移机制.Hg质量浓度的垂直分布展示了胶州湾表层水质受到陆地地表径流输送Hg的影响,而胶州湾底层水质受到累计沉降的效应.通过胶州湾Hg的时空分布,发现控制Hg的排放得到实施,输入胶州湾水域的Hg大为减少.     

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。     

胶州湾中溶解态铝的初步研究

本文利用改进的铝-荧光镓(Al-LMG)荧光光度法测定了2001年夏季和秋季胶州湾水样中的痕量溶解态铝,分析了夏、秋季胶州湾内溶解态铝的分布及其影响因素,在此基础上讨论了胶州湾中悬浮颗粒物对溶解态铝的贡献,并进一步探讨了溶解态铝在研究水团运动中的作用。计算了河流输入、大气干、湿沉降向胶州湾中溶解态铝的输送,及湾内外交换对胶州湾内溶解态铝的影响和胶州湾铝的存留时间。     

近130年胶州湾自然形态和冲淤演变探讨

以胶州湾不同时代的海图为依据 ,采用人机交互方式 ,利用数字化板和地学软件 ,对胶州湾海底冲淤态势进行了半定量 (精确到量级 )分析 ,划分了湾内淤积区、侵蚀区 ,并给出了历史变迁趋势。结果表明 ,2 0世纪 80年代以前 ,胶州湾基本处于淤积缩小状态 ,沧口水道和环流中心的海湾中部及沿岸各小湾为淤积区 ,湾口部分和外湾侵蚀 ;2 0世纪 80年代末 90年代初 ,胶州湾反向发展 ,转为侵蚀 ,侵蚀区从湾口向内湾经各水道辐射分布 ,仅侵蚀区之间分布着小片淤积区     

胶州湾水域重金属铬的分布及迁移

根据1979年的胶州湾水域调查资料,分析了重金属铬在胶州湾水域的分布、迁移和季节变化。研究结果表明;春季,胶州湾水城铬污染较轻,大部分海域水质状况较好,而到夏季没有受到污染。在时空分布上,春季,铬污染形成了明显的梯度,由东北向西南方向递减,从112．3μg／L降低到0．2μg／L。夏季,铬的水平分布比较均匀,表层水体铬的含量较低,范围在0．10～1．40μg／L之间波动。因此认为,1979年整个胶州湾水域的重金属铬属于面污染源。而且,当铬进入胶州湾海域后,很快吸附在水体中的悬浮颗粒上,并被水流较快地带离胶州湾水城,几乎没有在胶州湾水域表、底层留下污染痕迹。     

胶州湾大沽河口洪水期三维水沙数值模拟研究

大沽河是胶州湾最大的入海河流,每年都会给胶州湾带来大量泥沙。本文利用三维的ECOMSED水动力-泥沙数值模型对洪水期的大沽河进行了数值模拟,得到了洪水存在期间以及洪水结束后胶州湾的余流分布、大沽河河道上中下游各层盐度、泥沙浓度随时间变化的趋势以及入海冲淡水和泥沙对胶州湾的影响。     

Distribution Pattern of Heavy Metals in the Surface Sediments of the Jiaozhou Bay

Introduction Due to the joint influence of hydrodynamics and the impacts of biological and human activities, the distribution pattern of heavy metals in the coastal sediments becomes rather complicated. The question has raised attention from the world geocommunities since the 1970s. During the past 30 years, a lot of data have been accumulated [1-7]. The study of heavy metals in the sea bottom sediments began in the 1980s in China [8-13]. It includes the study of sources, occurrence, depositi…