威海湾污染物扩散数值模拟与环境容量研究

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随着威海市提出“海洋兴市,发展海上威海”等经济战略,充分利用海洋资源的同时伴随而来的污染也越来越明显。威海市区特殊的地理位置决定了废水排放的去向只能是入海,而威海湾是市区的主要纳污海域,由于其所具有的半封闭性,其水环境容量,特别是输移容量较小;污染物的排放,尤其是不加选择地漫滩排放,容易使污染物累积发生污染生态效应。因此,如何科学、合理地利用和配置半封闭海湾水环境容量资源,对保护半封闭海湾海洋生态环境、维护半封闭海湾周边区域经济的可持续发展具有重大的现实意义。本文基于“威海市陆源入海排污及其对邻近海洋生态环境影响研究”这一项目,对威海湾主要排污口入海污染物扩散进行数值模拟,研究的主要目的是结合ECOM数值模型估算威海湾纳污海域环境容量,解决半封闭海湾水环境容量利用与排污口选择、排放方式问题。本文遵循下列方法进行“威海湾环境容量研究”:①从研究海域主要环境问题出发,确定海域环境容量的估算因子;②依据研究海域海洋功能区划、《海水水质标准》和海水水质现状调查结果,确定环境容量估算因子的环境质量目标③在稳定浓度场的基础上,运用污染源—水质响应法计算纳污海域的环境容量。本文首先系统地回顾了国内外环境容量研究和应用情况,在参考国内外环境容量应用实践经验的基础上,总结出了环境容量及其应用的研究方法和步骤,接着以潮流场为基础预测了污染物扩散对威海湾水质变化的影响,运用污染源—水质响应法,计算得到威海湾纳污海域化学需氧量、无机氮、活性磷酸盐的环境容量,最后提出了各排污单元污染物排放削减方案。研究结果表明:威海湾望岛河和长峰河附近海域稀释扩散能力较差,污染物易于在此滞留,现有排污量超过海域的环境容量,需要削减排污量;其余排污口附近尚有剩余环境容量,南竹岛河排污口附近的剩余容量最大。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
前言第9-20页
    0.1 研究背景第9-12页
        0.1.1 研究意义第10-11页
        0.1.2 研究目的第11-12页
    0.2 研究现状第12-18页
        0.2.1 环境容量的概念第12-13页
        0.2.2 海湾环境容量计算方法研究第13-16页
        0.2.3 数值模拟方法研究进展第16-18页
    0.3 本文工作第18-19页
    0.4 主要创新点第19-20页
1 研究区概况第20-33页
    1.1 地质概况第20-23页
    1.2 水文气象第23-28页
        1.2.1 风第23-24页
        1.2.2 波浪第24页
        1.2.3 潮流第24-28页
    1.3 主要环境问题及污染源入海通量第28-31页
        1.3.1 主要环境问题第28-29页
        1.3.2 污染源入海通量第29-31页
    1.4 水质环境质量现状调查与评价第31-33页
2 威海湾环境容量研究方法及步骤第33-38页
    2.1 污染源输入—纳污水域的响应特性第33-35页
        2.1.1 响应系数第33-34页
        2.1.2 混合区的概念第34-35页
        2.1.3 允许浓度增量第35页
    2.2 环境容量的计算方法第35-36页
    2.3 环境容量的计算步骤第36-38页
3 威海湾潮流场与污染物扩散数值模拟第38-50页
    3.1 潮流场第38-40页
        3.1.1 平均运动方程组第38-39页
        3.1.2 计算域和网格设置第39-40页
    3.2 潮位、潮流验证第40-44页
    3.3 威海湾污染物扩散数值模拟第44-46页
        3.3.1 污染物扩散模型理论第44-46页
    3.4 模拟计算第46-50页
4 威海湾环境容量的计算第50-63页
    4.1 确定水质目标第50-52页
    4.2 混合区确定第52-53页
    4.3 允许浓度增量的确定第53页
    4.4 响应系数计算第53-55页
    4.5 结果验证及校正第55-60页
    4.6 环境容量与削减量第60-63页
5 结论与问题第63-66页
    5.1 结论第63-64页
    5.2 存在问题和展望第64-66页
参考文献第66-69页
致谢第69页
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