茅尾海水质数值模拟及环境容量研究

发布时间：2017-04-17 18:11

  本文关键词：茅尾海水质数值模拟及环境容量研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：茅尾海地处广西壮族自治区南部,通过钦州湾与北部湾相连,是广西壮族自治区以及我国南部沿海重要的港湾,在环北部湾地区的经济发展和我国与东盟之间的贸易往来中发挥着重要作用。茅尾海渔业资源丰富,巨大的纳潮量使其具备了十万吨级以上泊位的建港条件,周边分布着的大片红树林也使其拥有价值极高的生态资源。但在近几年,随着经济的发展和无序养殖、开发等活动的增多,使得这片海湾出现了淤积严重、面积萎缩、水质下降等严重问题,对当地经济和社会的发展造成了不利影响。为了解决这一问题,使茅尾海及钦州湾更好地为社会发展服务,对该海域的水质和环境容量开展全面深入的模拟研究显得尤为必要,希望能够为改善海湾的生态环境质量,更加合理地开发利用茅尾海及钦州湾提供一定的理论参考和技术支持。本文通过建立茅尾海二维水动力模型,研究了该海域的潮流场特性,在此基础上建立了水质模型,以COD和DIN为指标研究了茅尾海的水质现状,并结合广西壮族自治区海洋功能区划(2011-2020),计算了茅尾海COD和DIN的环境容量以及各个污染源的分担率。1、结合海图和实测岸线、水深和径流等资料,利用MIKE 21 FM建立了茅尾海二维水动力模型并以实测潮流和潮位资料进行验证,证明该模型可用于预测茅尾海潮流场,得到以下结论：(1)该海域潮流为不正规全日潮流,每月小潮期约有两天呈现半日潮流特征,其余小潮期及全部大潮期均呈现出了明显的全日潮流特征。湾内潮差最大可达5.17m。(2)茅尾海以及钦州湾湾颈地区潮流基本为NNW-SSE向的往复流。涨潮时,最大流速出现在茅尾海中部航道及钦州湾湾颈的龙门水道处,最大流速达到1.30m/s,茅尾海内平均流速为0.38m/s。落潮时总体流向与涨潮时相反,龙门水道处最大流速可达1.50m/s；茅尾海内落潮平均流速0.45m/s,较涨潮流速稍大。钦州湾外湾潮流呈现一定的旋转流特征,流速较大,涨落潮时均可超过1m/s。(3)取企沙镇-三娘湾村连线作为茅尾海及钦州湾海域纳潮量的起算断面,得该海域平均纳潮量为1.99×109m3,与海域水体体积比重达84.7%,说明茅尾海及钦州湾海域具备很强的纳潮能力。2、以二维水动力模型作为基础潮流场,耦合物质输运模块,建立茅尾海水质预测模型,模拟出了该海域中COD和DIN分别在大小潮时的浓度分布情况,并以实测水质资料进行对比验证,证明该水质模型能够较为准确地反映污染物在水中的扩散规律,可用于预测茅尾海水质状况。3、利用茅尾海水质预测模型的模拟结果,结合广西壮族自治区海洋功能区划(2011-2020),分别计算了COD和DIN的剩余环境容量,并通过分别模拟各个污染源单独排放时形成的污染物浓度场计算了各个污染源的分担率。(1)在满足广西壮族自治区海洋功能区划规定的水质标准下,茅尾海COD和DIN的环境标准容量分别为10207.3吨和1020.7吨,环境背景容量分别为2875.74吨和641.13吨,则茅尾海COD和DIN的剩余环境容量分别为7331.56吨和379.57吨。(2)钦江COD和DIN分担率分别达到了33.33%和24.49%,茅岭江为38.63%和26.06%,钦州港起步工业园西区排污口为19.86%和33.41%,其余污染源造成的污染程度较小,影响范围也较为局限,说明茅尾海污染物主要来源途径为经由钦江、茅岭江和钦州港起步工业园西区排污口携带入海。(3)该海域入海COD和DIN总量的残留率分别为16.9%和16.6%。
【关键词】：茅尾海 水质 物质输运 环境容量 分担率 数值模拟
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X55;X26
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 0 前言12-14
• 1 绪论14-25
• 1.1 研究背景和意义14-17
• 1.2 研究进展17-23
• 1.2.1 潮流场研究17-18
• 1.2.2 水质研究18-19
• 1.2.3 环境容量研究19-22
• 1.2.4 分担率研究22-23
• 1.3 本文研究内容23-25
• 2 概况25-29
• 2.1 气象条件25-26
• 2.2 海洋水文26-27
• 2.3 泥沙27
• 2.4 地形地貌27-29
• 3 水动力数值模拟29-43
• 3.1 模型原理29-35
• 3.1.1 控制方程31-32
• 3.1.2 数值计算方法32-35
• 3.2 潮流场数值模拟35-41
• 3.2.1 计算域网格及参数设置35-36
• 3.2.2 模型验证36-38
• 3.2.3 潮流场模拟结果38-40
• 3.2.4 纳潮量40-41
• 3.3 本章小结41-43
• 4 水质数值模拟43-50
• 4.1 模型原理43
• 4.2 水质数值模拟43-48
• 4.2.1 参数设置43-44
• 4.2.2 模型验证44-48
• 4.3 本章小结48-50
• 5 环境容量和分担率50-60
• 5.1 环境容量计算50-52
• 5.2 分担率计算52-57
• 5.3 结果分析57-58
• 5.4 本章小结58-60
• 6 结论与展望60-64
• 6.1 结论60-62
• 6.2 不足与展望62-64
• 参考文献64-70
• 致谢70-71
• 个人简历71

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本文编号：314024