羅源灣海水交換三維數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來，隨著養(yǎng)殖業(yè)和沿岸工業(yè)的迅速發(fā)展，羅源灣內(nèi)水質(zhì)嚴(yán)重惡化。積極采取各種有效整治措施，減少污染物的排放和保護(hù)灣內(nèi)尚未開發(fā)的深水岸線對于提高羅源灣的自凈能力，逐步改善水質(zhì)情況有重要的作用。本文通過三維數(shù)值模式模擬灣內(nèi)水體的運(yùn)動狀況，分析水質(zhì)惡化原因，為保護(hù)和合理利用開發(fā)該海灣提供理論依據(jù)。 利用自記水位儀的同步潮汐觀測資料作為模式水位邊界的輸入條件，利用ECOMSED模式模擬了羅源灣不同深度處的潮流場，分別與三個(gè)驗(yàn)潮站的潮位實(shí)測

2、值以及6個(gè)測流點(diǎn)的大小潮觀測結(jié)果相比較，效果良好。 在上述潮流工作的基礎(chǔ)上，利用ECOMSED模式中的示蹤粒子三維追蹤模塊重點(diǎn)分析灣內(nèi)外的水交換情況以及污染物物質(zhì)輸運(yùn)過程。本文結(jié)果表明，水交換能力的強(qiáng)弱與納潮量的大小成正比，也就是說，灘涂面積越大，納潮量越大，水交換能力就越強(qiáng)。因此不能盲目的圍墾灘涂。 前人利用單箱模型和對流一擴(kuò)散方程，指出羅源灣水存留期為10天左右。本文利用模式更加細(xì)致的描述了灣內(nèi)水存留期的空間分布，然

3、后根據(jù)灣水存留期的不同將灣內(nèi)劃分為四個(gè)地區(qū)。進(jìn)一步的研究表明不同海區(qū)灣水存留期的差異主要是由歐拉余流場的結(jié)構(gòu)差異造成的。表層由西北灣頂流向?qū)④娒备浇Ｓ虿⑶翼樦砷T水道流出灣外的余流主流和將軍帽西南部的渦旋造成灣水存留期的水平分布不均勻。風(fēng)場可以影響當(dāng)?shù)氐暮Ａ?，因此風(fēng)場的差異也會影響水交換能力。經(jīng)過數(shù)值模擬分析，可以看到西南方向的風(fēng)有利于水交換；而作為羅源灣全年主導(dǎo)風(fēng)向的東北風(fēng)，在平均風(fēng)速的情況下，卻阻礙了灣內(nèi)水體的交換。考慮不同投放時(shí)

4、刻，水交換能力的不同，發(fā)現(xiàn)初始投放時(shí)刻的不同對質(zhì)點(diǎn)總數(shù)的減少速度有較明顯的影響：就整個(gè)海區(qū)而言，高潮時(shí)和落潮中間時(shí)投放的質(zhì)點(diǎn)數(shù)要比漲潮中間時(shí)和低潮時(shí)投放的質(zhì)點(diǎn)數(shù)減少得快?？紤]水交換能力的垂直分布特征可以發(fā)現(xiàn)表層交換率較快，底層較慢，整個(gè)海域的交換能力與中層的相當(dāng)。估算一年內(nèi)灣內(nèi)水體的交換情況，如果選擇低潮時(shí)投放，羅源灣水體一年可以交換7.5次，年平均而言，每48天左右灣內(nèi)水體可以完全更新一次；如果選擇高潮時(shí)投放，大約每30天灣內(nèi)水體可以