基于FVCOM模擬河流輸入對膠州灣水質(zhì)的影響.pdf

1、近年來，隨著環(huán)膠州灣地區(qū)經(jīng)濟的高速發(fā)展與城市化進程的加快，大量工業(yè)廢水、生活污水通過沿岸河流、直排口和混排口等方式排入膠州灣沿岸海域，導(dǎo)致膠州灣海域水質(zhì)不斷惡化，而眾多污染源中，入海河流是污染物進入灣內(nèi)的主要途徑。本文針對目前膠州灣水質(zhì)數(shù)值模擬中對入海河流影響研究工作的不足，進行了膠州灣主要入灣河流對膠州灣水質(zhì)分布分擔率的研究，從而為該海域的環(huán)境整治與管理提供定量依據(jù)，為全面貫徹落實“環(huán)灣保護、擁灣發(fā)展”戰(zhàn)略部署，加快推進環(huán)灣流域污染綜

2、合整治步伐，全面改善膠州灣生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提供科學依據(jù)和技術(shù)支撐。
　　 本文首先簡要介紹了研究背景，并對國內(nèi)外水動力模型與水質(zhì)模型的發(fā)展現(xiàn)狀做了較為詳細的綜述，重點分析了對膠州灣水動力和水質(zhì)研究的現(xiàn)狀。研究的具體內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　 1、采用美國FVCOM模型水動力模塊，利用干濕判斷法考慮了潮灘對潮流的影響，模擬了膠州灣及附近海域的三維正壓潮流場，從而為污染物擴散輸移提供動力場，并采用3個潮流測站資料和2個潮汐測站資料對

3、水動力模型進行了驗證。
　　 2、在潮流模擬正確的基礎(chǔ)上，建立三維物質(zhì)輸運模型，模擬了2007年膠州灣CODMn、無機氮、活性磷酸鹽的濃度分布，通過與2007年水質(zhì)監(jiān)測資料及前人研究結(jié)果的對比，驗證了模型計算的合理性。
　　 3、通過數(shù)值實驗比較了外部條件完全相同的情況下FVCOM模型與有限元模型的潮流場和物質(zhì)守恒性。結(jié)果表明：有限元模型所計算的流速、潮位比實測值大，物質(zhì)守恒性試驗中污染物濃度降幅較大，約為7.4％～14

4、.9％;FVCOM模型計算的潮流場與實測值更為吻合，污染物濃度降幅較小在0.4％～5.4％之間，更好的解決了物質(zhì)輸運過程的守恒性，能夠更準確地模擬污染物在水體中的擴散遷移，從而可以更好地模擬分析膠州灣河流輸入對水質(zhì)環(huán)境影響。
　　 4、應(yīng)用建立的三維物質(zhì)輸運模型，對5條主要入灣河流單獨輸入時污染物的濃度分布及對膠州灣水質(zhì)的分擔率場進行了模擬。模擬結(jié)果表明：各河流排放污染物在膠州灣的分布趨勢除了與河流流量和污染物排放量有關(guān)之外，與

5、各河流所處海域的水交換能力和余流也密不可分，具體計算結(jié)果如下：
　　 (1)大沽河流量較大，污染物入海時動量較大，因此污染物東西向擴散范圍較其他河流大，入?？诟浇Ｓ驖舛鹊戎稻€密集。又因大沽河附近海域的潮流基本為南北向往復(fù)流，因此以大沽河為中心，南北向的分擔率基本一致。對膠州灣中部海域分擔率在18％～52％之間，灣口處分擔率約為23％～45％，東北部海域分擔率小于10％，距大沽河入海口10.5km～12.15km范圍內(nèi)分擔率超過

6、30％。
　　 (2)墨水河處于膠州灣東北角，受地形影響，該海域潮流較小，水交換能力較弱，污染物擴散不利，墨水河入?？诟浇Ｓ驖舛确植枷鄬?，等值線密集，對膠州灣水質(zhì)的影響主要在東北部海域，分擔率在35％～58％之間，中部海域分擔率在9％～22％之間，西部和灣口分擔率小于12％。
　　 (3)樓山河入海口海域較為開闊，水交換能力優(yōu)于墨水河入?？?，因此雖然污染物排放量大于墨水河，但污染物濃度較低，且擴散范圍較廣，樓山河輸

7、入對膠州灣水質(zhì)的影響主要在樓山河與李村河之間海域，分擔率為30％～52％，東北部海域分擔率約為20％～35％，中部分擔率在7％～24％之間，西部和灣口分擔率小于15％。
　　 (4)李村河入?？谖鞑亢Ｓ虼嬖陧槙r針余流渦，減弱了污染物向西擴散，污染物主要集中在入海口附近海域及東北海域，但由于墨水河與樓山河輸入污染物對該海域的影響，導(dǎo)致李村河輸入污染物對該海域的分擔率較低。李村河輸入對膠州灣水質(zhì)的影響主要在李村河與海泊河入?？谥g的

8、海域，分擔率為22％～44％，西部海域分擔率小于10％，中部及灣口海域在10％～20％之間，東北部灣項小于15％。
　　 (5)由于順時針余流渦減弱了污染物向西擴散，因此海泊河輸入污染物主要分布于東部及東北部海域。但因為墨水河與樓山河對東北部海域的影響較大，海泊河輸入污染物對東北部海域的影響較小，對膠州灣水質(zhì)的影響主要在入海口附近海域，分擔率為28％～68％，西部海域分擔率小于12％，中部海域在15％～33％之間，東北部小于15