大连湾海域氨氮、磷酸盐及藻类生长的数值模拟研究

发布时间：2020-10-28 12:17

　　 本文以大连湾海域为主要研究区域,以大连湾的主要污染物氨氮和磷酸盐为主要研究对象,基于对历史资料与监测数据的分析,用数值模拟技术,建立了适用于模拟大连湾主要污染物氨氮-磷酸盐及预测藻类生长的季节性三维水运动-水质模型。模型再现了大连湾水文要素和主要污染物-氨氮和磷酸盐在大连湾水体中的分布变化规律,定性分析了营养盐(主要指氨氮和磷酸盐)结构对藻类生产的影响,预测了浮游植物的空间分布特性和季节变化机理、污染物负荷的排放量和排放位置的变化对大连湾水体的影响,并基于Tecplot图形工具对大连湾水质模拟结果数据进行了可视化,为大连湾的水质规划和管理提供科学依据。 模拟结果表明,由于排污口区水交换能力弱,污染物被排放之后不能及时被稀释,而积累形成污染。在湾顶部,扩散过程是影响氨氮、磷酸盐及藻类碳浓度的主要因素;在湾中部,硝化过程是影响氨氮浓度的主要因素,浮游植物的死亡率是影响磷酸盐浓度的主要因素,磷酸盐的含量是藻类生长的限制性因素。陆源负荷是氨氮的主要来源,底层腐殖质的分解补充是湾中部及湾口区磷酸盐的主要来源。 营养盐负荷对大连湾水质的影响主要集中在湾顶部的排污口区,随着污染物负荷的增加水体中相应的污染物浓度迅速增加,营养盐浓度对藻类生产的影响越来越小。 总负荷的变化对藻类生产的影响与磷酸盐负荷对藻类的影响类似,大于氨氮负荷对藻类的影响,且在大连湾的湾顶部,年平均N/P比率大大高于16。氨氮浓度和磷酸盐浓度的变化对藻类生长的影响定性分析结果也说明在湾顶部,磷酸盐是限制性营养盐。由于湾中高的无机氮的输入,N/P的值越来越高,在这种情况下,一旦有高的磷输入时,就有可能引发某些种的水华的发生。可以通过控制磷的排放来控制大连湾水体中藻类的生长。 不同的排放位置对大连湾水体影响的差异反映了海域局部自净能力的差异。如果排污点源位于水交换能力大的湾口附近的陆源边界,则进入该海域的污染物质在海洋环境动力作用下会很快地被输送扩散,而不会在点源附近积累。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2006
【中图分类】：X55
【部分图文】：

据转换成图形化所需的数据。先编制三维地形图单元变量值付给每个单元的各网格节点，通过该数值计算结果在相应的地形位置显示出来。形输出与控制。可以用不同的输出形式，如可以不同的平面、截面图和等值线图。征信息、文本信息等可视化

结合计算精度和计算机性能来确定单元长度。用有限元法对大连湾海域，在平面上分成194个网格，垂直方向上分成5层，在理论上分成970个不规则的六面体单元，实际上由于水深的不同，垂直方向上的层数不同如图3一1。3.3.1.2有限单元节点坐标及相应的编号的生成从第一个单元的上檐的一个点设为始发点1号，东西南北面相邻点的坐标并赋予编号，再计算该点下面点5号的坐标及相应的编号，再求5号点的东西南北面相邻点的坐标及编号，这样一个单元的8个节点值坐标和编号确定了。类似的求出平面上相邻单元的节点值，直到边界点为止。平面的节点值确定之后，再根据上下关系求出下一层单元的节点值，再下一层的节点值，直到海底面边界单元为止。然后

并在图形中划出相应的污染区域，按输入数据的大小，用不同的颜色表示出米，且不同污染区域的颜色表示可以图3一5氨氮的空间分布的切面图根据需要进行调整。浓度标量彩色云Fig.3一5SectionpiotUreofCAMdi沈，biution图，涉及到选择颜色变量，类型，级别及其范围。由单元浓度的最大和最小值限定上下限颜色范围，并确定区别颜色的级别数量，每一级对应一个颜色分量的线性变化，从而得到均匀过渡的彩色云图如图3碑显示氨氮在大连湾水体中空间分布的等值线彩色云图。也可在三维标量图中画出切面图，显
【参考文献】

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本文编号：2860082