氣力人工上升流環(huán)境效應(yīng)監(jiān)測與評估的初步研究.pdf

1、在我國東海表層海域中，營養(yǎng)鹽在近岸海域分布極高，但僅限于靠岸的狹長海域，在50m以深的陸架區(qū)，營養(yǎng)鹽含量低，無法滿足浮游生物的需求。深層海水溫度低且含有豐富的營養(yǎng)鹽，上升流可將其提升至表層，這樣可以改變周圍海域水體溫度和營養(yǎng)鹽等的分布，從而改善海洋生態(tài)環(huán)境，提高海洋初級生產(chǎn)力。目前人工上升流技術(shù)是國內(nèi)外海洋科學(xué)研究的熱點與前沿，但是國內(nèi)外文獻少，各方面研究相對獨立，關(guān)于環(huán)境效應(yīng)的研究以及如何監(jiān)測和進行評價比較少見。本文針對氣力人工上升流

2、，圍繞環(huán)境效應(yīng)的監(jiān)測和評估，從以下幾個方面展開:
　　前期為了驗證“淺層注氣理論”的提升效果和上升流過程對環(huán)境效應(yīng)的影響，課題組成員在千島湖地區(qū)進行了兩次湖試監(jiān)測研究，試驗過程中采用單點和立體監(jiān)測相結(jié)合的方法，成功測得了在不同噴嘴形狀、注氣量和管徑條件下的溫度、溶解氧、葉綠素a和pH等參數(shù)隨時間的變化。
　　溫度和營養(yǎng)鹽是水體最好的“指示劑”，也是重要的環(huán)境參數(shù)。在湖試監(jiān)測的基礎(chǔ)上，運用計算流體力學(xué)對上升流系統(tǒng)周圍水體溫度和

3、營養(yǎng)鹽進行了仿真模擬研究。仿真時水體分為湖水和海水兩種情況。在湖水中，運用fluent中的VOF模型分析上升流過程中溫度的變化，溫度仿真結(jié)果與湖試監(jiān)測結(jié)果基本吻合，仿真模型能夠很好地預(yù)測周圍水體的溫度;在海水中，運用組分傳輸模型分析溫度和營養(yǎng)鹽的變化，通過改變上升流速度和洋流速度等，可以控制混合層溫度和營養(yǎng)鹽的變化。
　　葉綠素a是評估人工上升流作用海域初級生產(chǎn)力的重要參數(shù)。為了對初級生產(chǎn)力進行評估，運用了多種模型對葉綠素a進行建

4、模分析，研究了葉綠素a、溶解氧、深度、溫度、鹽度和pH值之間的關(guān)系，建立了模型，并比較了人工上升流系統(tǒng)中不同葉綠素a預(yù)測模型的預(yù)測精度，并確定了最佳預(yù)測模型。建模結(jié)果將有助于進行人工上升流系統(tǒng)環(huán)境效應(yīng)的評估。
　　本文提出的氣力人工上升流環(huán)境效應(yīng)的監(jiān)測和評估技術(shù)已經(jīng)進行了湖試監(jiān)測、仿真和建模研究。潮試監(jiān)測結(jié)果充分驗證了氣力人工上升流技術(shù)的提升效果和對環(huán)境效應(yīng)的影響，仿真模型通過湖試結(jié)果進行驗證并用于以后的海試工作和上升流環(huán)境效應(yīng)的