防城港湾连续10年海水水质变化及其影响因素分析

选取防城港湾(东湾、西湾和外湾)2010-2019年近岸海域海水水质的数据,对其海水环境变化情况及影响因素进行分析。研究参数包括化学需氧量(COD)、活性磷酸盐(DIP)、氨氮(NH_4~+-N)、亚硝酸盐氮(NO_2~--N)和硝酸盐氮(NO_3~--N)。采用综合污染指数法和富营养指数法对防城港湾近岸海域海水水质变化进行评价,营养盐与各影响因子的相互关系采用Pearson相关性分析。研究结果表明,在近10年工业开发过程中,防城港湾海域水质状况总体良好,海水水质污染级别为较好至轻度污染,主要超标因子为活性磷酸盐。海域富营养化水平在轻度富营养化至中度富营养化之间,营养盐浓度整体呈现西湾东湾外湾,内湾大于外湾的分布趋势。西湾无机氮随季节变化明显,而活性磷酸盐随季节变化不明显;丰水期西湾和东湾无机氮浓度差异显著,这可能与西湾防城江入海径流夏季大量输出有关。个别年份如2013年和2017年出现水质超标的原因与该地区环境基础设施未完善以及工业企业污染物超标排放有关。     

丁字湾物质输运及水交换能力研究

通过建立丁字湾三维潮流模式、污染物输运模式计算了该湾COD浓度分布，定量分析了丁字湾的水交换能力，较为精确地计算出丁字湾内水交换率和水交换半更换期的空间分布。计算结果表明，当湾中部水交换50％时，湾口水交换达80％，湾底仅为20％－40％；丁字湾湾口的半更换期为1－5d，湾中部为18－20d，湾顶为24－32d。     

夏季波浪对钦州湾水交换能力的影响研究

基于无结构三角网格的FVCOM海洋模式,以K1、O1、P1、Q1、M2、S2、N2和K2这8个分潮调和常数为驱动,考虑钦江和茅岭江两条径流,建立了钦州湾海域的高分辨率三维水动力数值模型。通过与实测数据的对比,该模型可以较好地模拟钦州湾海域的水动力特征。在此基础上叠加浪流耦合模块和DYE-RELEASE模块,模拟了夏季波浪对钦州湾海域流场结构以及水交换能力的影响。结果表明:波浪对钦州湾海域流场的影响,涨急和落急潮流场的变化不显著,而涨憩尤其是落憩时,钦州湾的流速明显增大。钦州湾在潮汐径流作用下的半交换时间为14.3 d,在潮汐径流波浪作用下的半交换时间为4 d。内湾茅尾海的水体交换主要受制于潮汐和径流,而外湾钦州湾的水体交换受制于潮汐和波浪。     

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.     

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.     

北仑河口水交换能力及物质输运的数值模拟研究

【目的】随着入海污染物的不断增加,北仑河口海域的生态环境保护面临严峻挑战,因此对其水交换能力和物质输运特征进行研究尤为重要。【方法】基于COD调查结果,应用ECOMSED模型模拟北仑河口海域的水交换能力以及夏季与冬季的COD输运特征。【结果】北仑河口海域的水交换半周期为4.5d,水体交换80%的时间约为29d。北仑河口海域夏季两侧的COD浓度比冬季高0.4mg/L,冬季中央区域COD浓度则比夏季高,这一方面与夏季较强的羽状流引起的较强水交换有关,另一方面与该区域冬季存在气旋式涡旋有关。【结论】北仑河口海域的羽状流及环流结构对污染物浓度分布有重要影响。     

鄱阳湖丰、枯水期悬浮体浓度及其粒径分布特征

通过2008年、2009年10月(枯水期)和2011年7月(丰水期)的3次全湖调查,结合鄱阳湖水体采样调查与MODIS同步卫星影像反演悬浮体浓度数据,同时利用LISST-100对鄱阳湖悬浮体粒径进行现场观测,研究了鄱阳湖悬浮体浓度及悬浮体粒径分布规律.结果表明,鄱阳湖表层悬浮体浓度表现为北部、中部高,南部低的空间分布特征;垂向分布上看,一般情况下,表层中层底层;而在风生流及采砂活动影响下的湖区中部和南部部分区域,垂直浓度分布规律不明显.全湖平均悬浮体浓度枯水期大于丰水期,且枯水期全湖悬浮体浓度空间差异较丰水期更小.悬浮体粒度组成主要以粉砂为主,其中细粉砂所占比例最高;全湖悬浮体粒径主要分布在8μm~90μm之间,丰、枯水期分布规律较为一致,枯水期的平均悬浮体中值粒径较丰水期更细.悬浮体中值粒径表现为南粗北细的空间分布特征.从粒径频率谱形态分布上看,主要呈现双峰、三峰的粒径分布形态,北部湖区悬浮体粒径谱形态时空分布基本一致;而南部大湖区,丰、枯水期粒径谱分布有较大差异.鄱阳湖悬浮体浓度及粒度分布特征主要是受到水动力、底质及冲淤状态、生物絮凝及人为采砂活动等因素共同影响的结果.     

渤海水交换的数值研究—水质模型对半交换时间的模拟

介绍了几种关于水交换的概念和模型。认为以水质模型模拟半交换时间研究海域的水交换能力更全面、客观。对渤海水交换的研究表明，由于渤海环流结构及季节变化，使得渤海3个海湾及渤海中部交换能力相差很大，莱州湾交换能力最强，辽东湾特别是其西部海域交换能力最弱。交换时间与物质初始浓度无关，与投放时刻、外源强迫密切相关。在治理渤海环境时，应分区进行，注意选择污染物排放时间和位置。     

大规模填海工程对钦州湾水动力环境的影响

【目的】研究钦州湾大规模填海工程导致的水动力环境变化。【方法】构建一个平面二维潮流数学模型,并利用2007年与2009年实测水文资料对模型进行验证,模型较好地模拟了钦州湾的潮流运动规律。进一步计算分析了2008~2012年钦州湾大规模填海建设前后水动力变化状况。【结果】结果显示:钦州湾东航道、金鼓江航道浚深导致航道内流速减小,最大减小量约0.145m/s;三墩公路建设导致其西侧流速明显缩小,最大减小量约0.224m/s,而其东侧流速显著增大,增量最大达0.322m/s。【结论】大规模填海工程导致钦州湾2012年水体体积比2008年缩小约2.21%;钦州湾水交换能力变弱,海水半交换周期最大增加0.56d。     

防城港东湾纳潮量减弱及其影响分析

【目的】研究防城港东湾水交换改变状况,分析其变化的原因,并探讨造成的影响。【方法】采用传统方法计算防城港东湾2008年和2012年的纳潮量。【结果】2008年防城港东湾纳潮量为1.8443×108 m3,2012年纳潮量为1.7436×108 m3,仅4年时间防城港东湾纳潮减少量占总纳潮量的5.5%。纳潮量减少后海水交换能力明显减弱。【结论】港口码头工程填海和岸线及滩涂资源的大量利用减少了湾内海域空间面积,造成海水交换能力减弱,使湾内海洋生态环境出现退化现象。     

钦州湾物理自净能力研究

采用二维潮流数值模型和水质模型探讨了钦州湾污染物的扩散规律，利用钦州湾海域现场观测数据，计算了钦州湾的海水交换率，平均半更换期及环境容量。计算结果表明，在较大潮汐时，钦州湾的海水交换率为０．１２４，平均半更换期为７．２个潮周期，保持一级海水的ＣＯＤ排放量为每个潮周期２３４．５ｔ，保持二级海水的ＣＯＤ排放量为３６６．９ｔ。     

深圳河湾流域溢流污染规律及其对海湾水质的影响

以深圳河湾流域为研究对象, 基于流域降雨径流污染?沿河截排系统溢流?海湾水动力水质联合模型, 分析研究区溢流污染输出的时空变化规律及其对海湾水质的影响。结果表明, 全年流域主要污染源为污水处理厂尾水污染和溢流污染; 溢流污染占入河湾总污染负荷的30%左右, 雨季升至50%左右, 成为深圳河湾流域雨季最主要的污染源; 溢流污染负荷季节差异性显著, 雨季占全年总负荷的85%以上; 溢流污染负荷随降雨量增加而增加, 当降雨强度相差不大的时候, 雨前干旱时间越长, 溢流污染负荷越大; 深圳湾内湾水质比外湾差且波动更明显, 雨季内湾及湾中水质比旱季差且波动更大; 在场次降雨情况下, 内湾水质波动受溢流污染冲击影响最严重, 湾中及外湾水质波动主要受潮汐作用影响; 在降雨重现期为0.25~0.5 年(2小时降雨约45~60 mm)时, 深圳湾水质超标最明显, 水质受溢流污染冲击影响的持续时间为12~20天。     

湄洲湾海水交换率和半更换期的计算

利用湄洲湾海域现场观测数据,采用单箱模型,二线数值模型分别计算了湄洲湾海水的平均交换率,平均半更换期和各区段海水的半更换期,计算结果表明:湄洲湾海水的平均交换率为0.127,平均半更换期为7.1d,湾顶附近水域的半更换期超过19d。     

基于镭同位素示踪方法的大风江河口水体滞留时间估算

为评估广西北部湾沿岸的重要入海河流河口区——大风江河口的水体更新速率,本研究对大风江河口水体中的²²⁴Ra和²²³Ra放射性活度进行测定,基于短长半衰期镭同位素的活度比值,对大风江河口的水体滞留时间进行估算,得出大风江河口枯季的平均水体滞留时间为(8.36±2.88) d。整体来讲,大风江河口的水体更新速率相对较慢,在其遭受陆源污染时应在相应时间尺度上进行污染防控,以期为大风江河口水体的物质交换和输运提供基础信息。     

东平湖地区地下水化学特征及质量评价

为分析东平湖周边地区地下水化学特征及地下水质量,运用离子分析、数理统计、Piper三线图及Gibbs图等方法,对研究区枯水期及丰水期溶解性总固体（TDS）时空分布、离子特征、水化学类型、影响因素和离子来源进行了分析;采用综合评价法对地下水水质进行了评价,并对其时空分布及水质成因进行了简析。结果表明：东平湖周边地区地下水TDS值普遍偏高,枯水期与丰水期空间分布规律差异不大;地下水中阳离子以Ca2+、Na+为主,阴离子以HCO3-、SO42-为主,水化学类型枯水期以HCO3?SO4-Ca?Na型水为主,丰水期以HCO3 -Ca?Na型水为主;枯水期地下水化学特征主要受岩石风化作用影响,部分受蒸发浓缩作用影响,离子主要来源为蒸发岩溶解及碳酸盐溶解的共同作用,丰水期主要受岩石风化作用影响,离子主要来源为碳酸盐溶解;研究区地下水水质相对较差,枯水期与丰水期水样中Ⅳ类水（较差）及Ⅴ类水（极差）占比均超过了50％,但丰水期Ⅱ（良好）、Ⅲ（较好）类水比枯水期同类水分布区域更广。