岬湾海岸海滩养护工程对水体交换的影响

岬湾海岸内岬头后侧水动力条件较弱容易造成水体生态环境退化,水环境改善可归结为控制污染物,而水体交换能力的强弱反映了水体自净能力.采用MIKE 21软件建立潮流和保守物质输运模型对人工岬湾内部进行分区研究,引入时间尺度指标定量分析水体交换对海滩养护的响应.由于海滩养护工程中沙坝与水流走向保持基本平行,沙坝修建后使得岬头后侧环流减弱,沙坝坝顶处流速增加,两沙坝间通道流速减小.滩肩前方海域流速减小,两沙坝后侧的流速减少更多.人工岬头与沙坝之间形成潮汐通道使得靠近岬头处流速有所增加,工程后滞留时间缩短;其中岬湾内近岬头的2个子区域滞留时间减少量较多,岬湾内中部区域滞留时间变化不明显.波浪和风场均会促进水体交换,但由于波浪受到风场影响,波浪和风场共同作用下滞留时间并不为单独条件的线性叠加关系.     

七里海潟湖近百年水体交换能力变化特征

基于三重嵌套的非结构网格建立七里海潟湖水动力和物质输运模型，采用实测资料对模型的潮位、流速和流向进行验证，结合卫星遥感影像资料，模拟1950—2018年七里海潟湖地貌演变过程，利用水体冲刷时间尺度探究不同工况下潟湖水体交换能力的变化特征。结果表明，自然条件下，径流改变较海平面变化对水体交换能力的影响更为显著；挡潮闸的开闭是影响潟湖水体交换能力的关键因素，同时潟湖围垦降低了纳潮量也减弱了水体交换能力，但降低幅度较小；潮汐通道工程的变化是影响水体交换能力的主要原因，潮汐通道由弯曲变为顺直及其拓宽均增强了潟湖的水体交换能力。     

基于随机游动模型的铁山港水交换的数值模拟

采用三维浅海水动力模型和粒子随机游动模型,模拟了铁山港潮汐、潮流场,分析了湾内水体平均驻留时间的时空特征和物质迁移特征.研究结果表明,铁山港海水交换主要受潮汐控制,上层海水与湾外水交换率大,平均驻留时间为9.84d,下层海水为25.18d;腹大口小的海湾内湾顶水交换较慢,湾口和湾中水交换较快;落潮期水体交换速度明显快于涨潮期.采用单点中性粒子追踪公馆河入海处等5个较典型位置水体的运动轨迹,结果表明北暮—营盘附近口门海域和石头埠沿岸水交换活跃,利于水体物理自净扩散;湾顶、白沙河和沙田均水交换缓慢,容易造成物质的沿岸堆积.     

南通主城区纳潮置换水体及其绩效评估

南通属于平原感潮河网地区,在贯通工程的基础上充分利用现有的水利工程、充沛的过境水资源优势和感潮河网的潮沙水动力特性,形成南通主城区纳潮置换水体循环系统是改善南通主城区水环境质量的关O键在充分论证南通纳潮置换水体可行性的基础上,初步建立了一套现有条件下适合南通平原感潮河网水质改善需要的、具可操作性的纳潮置换水体的运行方案,并就区域引排能力的计算、引水路线的选择、引水时间及引水量的计算及论证、纳潮置换水体改善效应进行了分析O研究表明:该方案实施后可使景观连接度有所增加,整个水系形成网络结构,有利于水生生物的迁移;能有效梳理和贯通水系,提高河道物质交换和能量流动水平,增强河道的负荷能力。     

有限体积海岸海洋模型模拟泉州湾人工岛建设对水交换的影响

以泉州湾秀涂人工岛的建设为例,基于有限体积海岸海洋模型,建立泉州湾三维数值模型,模拟分析建岛前、后水动力特征、潮致余流和纳潮量的变化.采用欧拉弥散方法模拟污染物浓度的对流扩散,对泉州湾的水交换能力进行分析.结果表明:建岛后,大部分海域的海潮流速约减小0.1 m·s^-1;石湖港区人工岛连线以西大部分区域的潮致余流变化不显著,但湾口的潮致余流出现较为明显的减少;纳潮量的变化较为明显,小潮期间纳潮量的变化率为10.09%,使小潮期间湾内水体与外海的交换能力变弱,更易遭受污染威胁;洛阳江流域和金屿的污染物浓度差变化较大,导致湾内水体的半交换时间约增加3 d.     

马关滞流工程对周边水沙环境的影响

为了研究马关滞流工程对周边水沙环境的影响，在非正交曲线坐标系下建立了平面二维潮流数学模型及其计算模式.在模型率定和验证的基础上，计算分析了不同设计方案对流速场及口门进潮量的影响，并进行了泥沙年淤积强度的估算，得出了相应的优选方案.该方案的实施对周边海域水沙环境的影响较小，而进潮量变化则应有利于水体交换的维持.     

红枫湖、百花湖水体的生态修复

红枫湖、百花湖是贵阳市郊两个重要的淡水湖.近年来,随着人口的增长和人为社会经济活动影响,湖体水生生态系统受到较大冲击,水质变劣,湖体富营养化过程加剧,制约了区域社会经济的可持续发展.目前在湖体水污染的综合治理中,点源污染和面源污染的控制取得了积极的效果.在此基础上,运用生态学的原理和技术,采用水体生态修复的方法,利用水生动物、水生植物、微生物的补充,恢复两湖水体的水生生态系统,通过水体生态系统的自我净化,将实现红枫湖、百花湖水体水质稳定、长期的改善.     

基于MIKE3的丰枯水期防城湾水交换能力研究

为了对防城湾水交换能力有全面的认识,本文基于无结构的三角网格建立高分辨率的MIKE3水动力数值模型,采用Lagrange质点追踪方法,选取水体半交换周期和水体交换律作为评价指标,评价防城湾丰枯水期水交换能力。结果表明:防城湾水交换主要受径流和潮流控制,因防城河的存在,西湾保守物质浓度的空间分布呈现由河口向湾外增加趋势,东湾的保守物质浓度的空间分布呈现由湾口向湾内增加趋势,随着时间的增加,两湾保守物质浓度下降速率降低;西湾水交换时间明显少于东湾,半交换期在丰水期为1.7d,在枯水期为3.6d;东湾在丰水期半交换时间为15.2d,在枯水期为27.8d。     

水体污染造成的水体功能经济损失量核算研究——以三峡库区为例

【目的】为研究三峡库区2006—2016年水环境污染造成的经济损失量。【方法】选取易受到水环境变化影响的渔业、工业、农业、生活用水功能为主要水体功能,基于水体功能污染损失率,计算分析库区水体污染对主要水体功能造成的经济损失。【结果】1)2006—2016年三峡库区水体功能中生活用水和渔业受水环境变化的影响程度较大,农业受水体污染影响最小;各类产业损失值中,工业的功能经济损失量最大,其次是农业、生活用水、渔业。2)库区整体生产总值增长速度快于水体功能经济损失率的下降速度,导致库区水环境污染损失量在功能经济损失率下降的情况下仍逐年上升,但增加值总体呈减小的趋势。研究时间内三峡库区的年均水环境污染功能经济损失高达80亿元,约占年均GDP的2.17%,损失额年均增长值占GDP年均增加值的比重约为1.63%。3)社会经济情况对水质及水体功能经济损失影响很大,产业结构的变化直接影响库区水质变化及水体功能经济损失。主要表现为水质随第二产业占比的增加而恶化,反之好转;水体功能经济损失的增加随第二产业占比的增加而加速,反之减缓。【结论】三峡库区经济效益可以弥补库区水体功能损失,但代价非常大,长期发展应以环保建设为主。     

基于AQUATOX的景观水体水生态模拟及生态修复

针对城市景观水体富营养化问题,以华北某生态小城镇(HM镇)内的景观湖泊为研究对象,建立了基于利用AQUATOX的水生态模型,对景观湖泊富营养化与水生态系统的相互关系进行了研究.根据模拟结果确定了景观湖泊中需要改善和控制的水质指标与富营养化藻类,并对植物和动物修复的生态修复方案进行了对比分析.研究结果表明,AQUATOX可以模拟景观水体的水生态变化过程和水质状况,为景观水体的生态修复和水质管理提供依据.     

建闸河口整治工程与河床演变特征研究

建闸河口整治工程引起的河床演变调整十分复杂.基于验证好的潮流、泥沙输运及河床演变模型分析了双龙河口整治一期工程和二期工程后水动力和河床演变的响应特征.结果表明,闸下河道水动力变化和河道冲淤分布与局部浚深拓宽及纳潮量增加有密切联系.若仅对河道上段局部河道进行整治,浚深拓宽段的涨落潮不对称现象加剧,局部产生回流区.若以固定坡降对整条河道进行整治,则涨落潮流速显著增加且不对称性减小.纳潮量增加在工程初期会引起口门段冲刷,而局部拓宽段会因流速相对减小而产生淤积,特别是在回流区淤积严重.因此为延长工程寿命,尚需辅以定期开闸放水和局部清淤等措施.     

辐射沙洲东大港潮流水道悬沙输移机制分析

以东大港潮流水道4号站位的水、沙实测资料为例,利用悬沙通量机制分解法、功率谱分析法,对东大港潮流水道悬沙输移的动力机制进行分析探讨.结果表明,悬沙净输移以平流作用占优,“潮泵效应”项在悬沙输移中也相当重要;潮流流速是水体含沙量变化及悬沙输移的主要动力因素.     

吴淞口至张华浜河段航道改善方案的初步研究

通过分析水文、地质特征和弯道形态，探讨了黄浦江吴淞口至张华泊河段的河势演变规律及深槽形成机理。应用黄浦江三维水流数学模型，计算和评价了不同水文组合条件下，该河段航道改善方案实施后对周围水域的流态、船舶航行及码头运营的影响，分析了航道改善方案的技术可行性。     

迷宫式新型流道对质子交换膜燃料电池的性能优化

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)具有广泛的应用前景。为了提升流道构型对于质子交换膜燃料电池的综合性能,通过建立一种三维单相、等温的圆形交错迷宫式流道质子交换膜燃料电池模型,分析新型流道对质子交换膜燃料电池的输出性能、阴极氧和水浓度分布及阴极进气流速的影响。结果表明,圆形交错式流道相较于矩形交错式流道和蛇形流道电流密度提升25%和143%,也可以明显的改善流道内反应物和产物的分布和输运。阴极进气流速的增加可以提升电池的性能,但也会带来其他额外的损耗。可见,圆形交错式流道可以有效提升输出性能,改善氧和水的分布。     

三沙湾纳潮量及湾内外的水交换

根据三沙湾多年实测潮位资料和2个临时潮位站的实测资料,分析了三沙湾潮汐特征,计算了纳潮量、海水的平均交换率和海水半更换期.结果表明:三沙湾潮差较大,有较强的纳潮能力.但由于其水域面积较大,地形也比较复杂,其整个区域海水的平均“更新能力”一般.当潮差累积率为20%(大潮)时,三沙湾的海水半更换期约为36个潮周期;当潮差累积率为50%(中潮)时,海水半更换期约为75个潮周期;当潮差累积率为80%(小潮)时,海水半更换期达到114个潮周期.     

广州西航道主要水源地水质达标分析

利用河网区非稳态水量、水质数学模型及水文、水质、污染源同步观测资料,推求了广州西航道水质降解系数;采用二维控制断面水质达标分析模型,建立了涨、落潮设计水文条件下水源地水质与污染源的响应关系;通过对影响广州西航道主要水源地西村、石门两水厂主要排污口的调查,研究了西村、石门两水厂的水质达标情况．结果表明：各排污口的削减方案涉及社会、经济等多种因素,很难仅从环境角度给出最佳方案;通过不同方案下水源地水质与排污量的响应关系曲线,可确定出水源地水质达标时各排污口的允许排污量．     

钦州湾潮流模拟及其纳潮量和水交换周期计算

根据FVCOM模式的模拟结果和2006年至2008年间对钦州湾海流的观测资料,分析钦州湾的潮流特征,并计算该湾在平均海平面的纳潮量和大、小潮的水交换半更换周期。结果表明,该湾潮差很大,潮流主要为往复流,平均潮差纳潮量为7．55×10^8m^3,大、小潮水交换的半更换周期分别为1．70个周期和4．53个周期。     

潮流与泥沙输运对黄骅港工程的响应分析

黄骅港的泥沙淤积问题一直是影响通航能力和投资建设的关键因素.黄骅港通过2011年整治工程大大改善了航道的通航能力,并减缓了泥沙的淤积,为港池提供了平稳的水域.基于验证的MIKE 21软件中的潮流和泥沙数学模型,计算分析了2011年工况下港区的潮流场以及泥沙浓度场对工程的响应,并对比分析了有无波浪作用下泥沙浓度场的变化,得出以下结论:防波堤外延把黄骅港分为了两个相对独立的区域,明显的阻流作用迫使潮流携带泥沙沿堤向外海侧搬运;无波浪作用时,港区含沙量在平均值0.02kg·m-3附近变化,有波浪作用时,含沙量大幅上升,近岸区形成高含沙水体;防波堤阻碍高含沙水流跨过航道,提高了航道的使用寿命.     

黄浦江河口建闸对内河水环境的影响

应用一维水动力、水闸调度、水质的综合数值模型，定量分析了规划中的黄浦江河口挡潮闸对内河水质可能产生的影响．结果表明，挡潮闸建设总体上对黄浦江水质有改善效果，可减少污水在河道内回荡、滞留的时间，防止污水团上溯．另一方面，挡潮闸的运行将使内河水体流动变缓，复氧能力下降，从而使溶解氧质量浓度总体下降，并使河道排污口附近局部水体水质恶化．建议挡潮闸的建设应与黄浦江沿岸排污口和支流的治污截污工作相结合，以避免其负面影响．