夏季桑沟湾三维水质数值模拟
近年来，由于桑沟湾养殖业的发展，大量养殖废水排入湾内，再加上陆源河流的流入和岸边生活污水的排放，携带大量污染物入湾，一定程度上导致桑沟湾水质恶化，对该海域的养殖业产生一定的影响。因此，在该海域建立三维水质模型，可以对该海域水质参量的分布规律和变化趋势有一个更系统、更全面的认识，从而为海洋管理者提供科学依据。
本文首先应用国际上先进的河口、陆架和海洋模式—ECOM准确模拟了桑沟湾海域的三维潮流场，从而为污染物的扩散输移提供了动力场。研究表明：桑沟湾的潮流属于正规半日潮流，以往复流为特征。涨潮过程中，潮水从湾口的北侧进入，逆时针旋转，经湾的西部近岸，沿湾口南侧流出。落潮过程与涨潮过程相反，潮水从湾口的南侧进入，顺时针旋转，从湾口的北侧流出。湾口的流速比湾内的流速大，最大流速为65cm/s。桑沟湾余流较弱，湾口余流为8 cm/s左右，湾内大部分区域只有2～3cm/s。湾内南部余流呈逆时针方向流出桑沟湾。由于水深较浅，湾口比较开阔，密度垂直分布基本一致，所以垂向流速较小，从表层到底层由于受底摩擦力的影响，流速逐渐变小。
在潮流正确模拟的基础上，本文将水动力模块计算结果中的对流扩散场、温盐场以及网格地形数据等信息耦合到三维水质模型RCA中。本文在RCA原有模型的基础上，根据夏季桑沟湾自身的生态特征与监测资料，简化了一些生态过程与过程参量，建立了桑沟湾概念水质模型。研究表明：CODMn自沽河入海口向海域内呈带状递减趋势，湾顶南部海域浓度较湾顶北部海域高，从表层至底层浓度逐渐降低；无机氮、无机磷在沽河入海口附近浓度较高，养殖区浓度等值线趋向增大，从表层至底层浓度减小趋势逐渐变缓，局部海域出现先减小后增大的变化趋势；浮游植物在沽河入海口和湾顶南部海域浓度较大，从湾顶向湾口呈递减趋势。浮游植物对无机氮的摄取量在0.002～0.02mgL-1d-1之间，对无机磷的摄取量在0.0001～0.0012mgL-1d-1之间，CODMn自身的降解量为0.025～0.22mgL-1d-1之间。
本研究建立的夏季桑沟湾三维水质数学模型，其研究成果对该海域的水质变化趋势预测具有重要的指导意义，为环境管理者提供了科学依据，同时为其他海域的同类研究提供了有价值的参考。
桑沟湾;三维水质模型;养殖业污染;ECOM;RCA;对流扩散场;环境管理
中国海洋大学
硕士
环境科学
娄安刚
2009
中文
X824;X713
63
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）