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乐清湾DIN、DIP分布数值模拟及其对重大海岸工程的响应

李佳  
【摘要】:乐清湾是我省三大海湾之一,资源丰富,随着社会经济的日益发展,乐清湾资源的开发利用也日趋频繁。近30年来,随着湾内围垦造地面积日益增大,排入湾内的污染物迅速上升,农业化肥使用量、网箱养殖、鱼塘养殖量不断增加,乐清湾海域的营养盐总量近年来也迅速增加,海湾富营养化程度日趋严重。 本文采用Delft3D模型,首先计算了乐清湾的潮流流场,并利用同步实测资料加以验证,结果表明模型计算结果与实际情况吻合。在此基础上,根据实际资料情况,确定NO_3~-、PO_4~(3-)作为研究乐清湾DIN和DIP分布研究的代表因子,成功模拟了漩门一、二期工程后的乐清湾内COD_(cr),NO_3~-,PO_4~(3-)的分布情况,并以同期水质监测点平均浓度为依据对模型加以验证。结果表明:计算结果与实际水质监测值能够较好的吻合。 在此基础上,本文分别对漩门堵坝工程以及乐清湾近期规划的围垦工程等重大海岸工程前、后的乐清湾水体半交换时间、NO_3~-平均浓度和PO_4~(3-)平均浓度的分布进行了计算,比较分析了乐清湾内DIN、DIP分布以及水体交换能力对于重大海岸工程的响应,结果表明: 漩门堵坝工程对于乐清湾水域半交换时间的影响主要集中在工程以西喇叭口附近的区域,其半交换时间的最大增幅在36小时左右,湾内其他水域的半交换时间增幅在12小时以内,而在湾口靠外的水域,由于水体通量的增加产生了半交换时间减小区;而由于堵坝口以西的喇叭口以北的区域中物质的输移扩散的通道和方向受到强制性的改变,并在此条件下产生了相应的生物化学变化的调整,使得此区域的NO_3~-浓度产生了55%(0.2mg/l~0.3mg/l)的增幅。在湾口,NO_3~-浓度也有35%(0.1mg/l)左右的升高,而在漩门湾,由于物质受到堵坝工程的阻拦,NO_3~-浓度产生了90%以上(0.1~0.3mg/l)的相应减小;同时,漩门堵坝工程后,由于乐清湾湾中和湾顶水域的PO_4~(3-)稀释输移和生物化学过程周期的改变,平均浓度产生了45%(0.01mg/l~0.015mg/l)的增幅,其最大增幅出现在堵口附近区域,可达55%。而湾口区域的浓度值增量在0.005mg/l左右,相对增幅也在50%左右。在漩门湾内,由于物质来源的切断,PO_4~(3-)平均浓度相应于工程前产生0.01mg/l~0.025mg/l的浓度值降低,降幅在85%以上。 在乐清湾近期规划的围垦工程后,由于围垦造成的海域面积减小,纳潮量的降低,使得乐清湾内水体交换能力明显下降。在湾顶,工程后半交换时间最大增幅达到5天,湾中水域的半交换时间增加2~3天,而湾口的增幅在1天左右;围垦工程后,由于整个乐清湾的水体交换能力的下降,工程后的NO_3~-平均浓度在湾中和湾顶的升幅比较平均,具体在20%(0.1mg/l~0.15mg/l)左右,在清江渡和湾顶等水交换情况原本不佳的区域NO_3~-平均浓度产生了0.2mg/l的增量,增幅在20%以上,湾口受到的影响较小,浓度的增量为0.05mg/l左右,增幅为25%;而围垦工程对湾内PO_4~(3-)平均浓度的分布起到了整体性的作用,湾中和湾顶水域的浓度升幅平均,均在15%(0.005mg/l~0.01mg/l)左右。


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