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《中国海洋大学》 2003年
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胶州湾海域海岸带综合管理研究

闫菊  
【摘要】: 论文在系统搜集胶州湾有关物理、化学、生物和地质过程以及环胶州湾的地理、经济和社会发展状况等资料的基础上,采用了地理信息系统(GIS)技术,开发了胶州湾海岸带信息管理系统,实现了集图形显示、信息查询、信息编辑、统计分析、动态显示以及制图输出等多种功能为一体的系统管理平台。在此基础上,初步探讨各种因素相互作用下的海岸带综合管理模式,并提出一个胶州湾海域海岸带综合管理系统的概念模式。论文针对胶州湾目前所面临最紧迫的问题——环境问题,进行了深入的研究,建立了胶州湾水动力模型、污染物输运模型、营养盐容量模型、石油烃容量模型。通过上述模型,分析了胶州湾潮流及环流结构、污染物运移的状况以及不同海域的海水自净能力的大小。通过对胶州湾营养盐和石油烃容量模型的研究,定量给出了在不同污染水平下,胶州湾营养盐和石油烃污染物的容量大小。最后,初步构建了胶州湾海岸带环境综合管理系统,主要是通过建立和应用经济—环境耦合模型,结合海岸带信息管理系统所提供的资料信息,以及多学科预测模型系统所提供的营养盐环境容量模型,以青岛市国民生产总值的增长趋势,预测胶州湾海洋环境质量的变化规律,探讨青岛市经济发展对胶州湾海洋生态环境的影响。并据此研究,提出初步建议。 本论文丰富了海岸带综合管理研究,其特色与创新集中体现在: 1、在明确了适合中国北方沿海海湾地区海岸带综合管理中的“海岸带”的界定,以及相应海岸带综合管理(ICM)概念的基础上,首次构建了有实际意义的胶州湾海域海岸带综合管理模式,为中国海岸带综合管理起到了有益的“示范”作用。 2、首次建立了“胶州湾经济-环境耦合模型”,由此为根据经济发展趋势进行海洋生态环境变化的长期预测提供了有实际实用价值的手段。实际上,该研究是应用文、理交叉的研究手段,既通过自然过程变化与社会发展因素定量化相结合的途径,建立了物理、化学和生物等过程的海岸带综合管理模式和具体实施方 胶州湾海域海岸带综合管理研究 法。 具体而言,在物理、化学和生物等过程研究方面取得了如下成果和结论: 建立了胶州湾物理、化学、生物和地质等要素基础数据库和基于GIS技术 下的海岸带信息管理系统,不仅为“数字胶州湾”的建设提供了部分基础资料, 而且为进一步完善提供了有益经验和尝试。 2应用近岸加密曲线网格技术,建立了适应岸界的胶州湾三维水动力模型和 COO污染物输运模型。在成功模拟胶州湾潮流场、环流场和COD分布特征的基础 上,得到了胶州湾物理自净能力特点。由于海泊河至大沽河口一线以南存在两个 主涡水域,输运、扩散能力较强,由此使该海区具有较高的物理自净能力,而北 部大部分海区由于受控于多个环流涡,但因流速均小于10cm/S,由此导致该海区 物理自净能力较弱。 3、应用环境污染物在多介质海洋环境中分布动力学原理,综合考虑物理、 化学、生物和地球化学等自净过程,建立了胶州湾主要营养盐(DIN、P认一P)和 石油烃污染物环境容量计算模型。结果表明,水动力输出和化学自净过程是胶州 湾具有营养盐自净能力的主要原因,在当前通过陆源排放和降雨向胶州湾输入的 DIN数量介于二类和三类海水条件下的环境容量右岛扔,而P04一P输入量略低于一 类海水的瓦漏。此外,大气挥发、微生物降解和水动力输出自净过程是胶州湾具 有石油烃自净能力的主要原因,在当前石油烃陆源排放量前提下,胶州湾若执行 一级海水水质标准可再接受200吨左右石油烃,若执行二级海水水质标准可再接 受500一800吨石油烃污染物。 4、为了预测青岛市经济发展对胶州湾海洋环境的影响,根据经济发展与海 洋环境变化的关系,定义了联系国民生产总值(GDP)与相应污水排放之间关系 的经济一环境指数(月汀)。根据EEI与GDP之间的关系,得到EEI预测值为76.4T一WW/ 万元,而根据EEI与人均国民生产值GD即之间的关系,得到EEI预测值为 24.3T一ww/万元,两者分别反映了在维持现有经济结构和进一步优化经济结构条 胶州湾海域海岸带综合管理研究 件下,青岛市经济发展对胶州湾海洋环境的影响。在此基础土,假定青岛市今后 年经济增长率为14士5%,并根据胶州湾营养盐环境容量模型,得到了胶州湾海洋 环境变化趋势。结果表明,在维持现有经济结构前提下,D仆最高浓度到2005年 接近国家三类海水水质标准,年平均浓度到2012年左右就达到国家四类海水水 质标准,P04一P最高浓度到2010年己接近二类水质标准,年平均浓度到2017年 左右达到四类水质标准;浮游植物生物量在2003年左右就可达到赤潮发生闭值水 平。而在进一步优化经济结构前提下,D砚最高浓度到2010年还略低于国家二类 海水水质标准,年平均浓度到2020年才接近国家四类海水水质标准,pO4一P最高 浓度到2020年才略高于二类水质标准,年平均浓度到2020年才略超过一类海水 水质标准,。浮游植物生物量在2010年左右才可达到赤潮发生阂值.
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