生态动力学模型及其在长江口及毗邻海域水污染防治规划中的应用邵一平-环境科学年会.pptx
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1、 建立长江口及毗邻海域水质模型,模拟控制污染物水质浓度场的时空变化规律,建立陆域污染源与水质浓度场的动态响应关系,为容量计算和总量控制方案的制定提供关键技术依据。建立长江口三维生态动力学模型,模拟并校核二维线性水质模型计算形成的总量分配方案的合理性。主要研究目的主要研究目的研究范围研究范围陆域包括江苏、浙江两省所属陆域包括江苏、浙江两省所属沿海沿江沿海沿江14个地市及上海市全个地市及上海市全市,面积共计市,面积共计10.36万万km2。海域包括三省市近岸海域,即海域包括三省市近岸海域,即长江口、杭州湾及毗邻海域,长江口、杭州湾及毗邻海域,范围为范围为32002930N,123E以西海域,面积约
2、以西海域,面积约3.8万万km2。水动力模型水动力模型1.长江口及其邻近海域三维流场长江口及其邻近海域三维流场计算;计算;2.长江口及其邻近海域三维盐度场长江口及其邻近海域三维盐度场计算;计算;3.长江口及其邻近海域三维温度场长江口及其邻近海域三维温度场计算;计算;4.长江口及其邻近海域三维悬沙场计算;长江口及其邻近海域三维悬沙场计算;水动力基本方程三维温度场和盐度场基本方程三维温度场和盐度场基本方程盐度为保守量,在动力场的作用下求解对流扩散方程 温度考虑表层太阳辐射的作用 三维悬沙场控制方程泥沙考虑底层的沉降和再悬浮以及盐度对沉降速度的影响-模型范围网格数147132,平均格距2km,最小格
3、距在长江口内约300m,最大格距在外海约6km 进行三维计算时,模型垂向采用 坐标,共分14层。初边条件选择水位和流速对外界动力响应较快,初值均取为零;盐度取洪季或枯季的典型分布值;温度初值取当月平均实测值;泥沙的初值取0。外海潮位采用M2、S2、K1、O1、K2、N2和P1 等7个分潮调和常数。风场和温度场采用NOAA提供的NCEP/NCAR再分析风场和气象资料,每6小时一次,本区域精度约2度。对上边界长江径流取大通站的当月平均值,盐度、温度和泥沙的边界采用流入定常,流出无梯度的辐射边界条件。上游边界盐度取0,悬沙浓度取0.5 kg/m3;外海边界盐度取观测的典型值,悬沙浓度较小,取0.02
4、 kg/m3;温度的开边界输入取实测月平均值。水动力模型率定和验证1996年9月长江口区域测站分布 碧海专项监测长江口二维线性水质模型长江口二维线性水质模型基本方程对流扩散方程长江口杭州湾平面二维数学模型范围长江口杭州湾平面二维数学模型范围长江口杭州湾平面二维数学模型范围长江口杭州湾平面二维数学模型范围长江上游边界取在徐六泾;长江上游边界取在徐六泾;海域东边界为东经海域东边界为东经123123;南边界在北纬南边界在北纬29302930;北边界在江苏吕四港以北北北边界在江苏吕四港以北北纬纬32153215模型研究范围模型研究范围网格剖分、模型边界水质边界:水质边界:上游流入边界:(长江和钱塘江)
5、取同步实测浓度过程线。上游流入边界:(长江和钱塘江)取同步实测浓度过程线。外海边界:外海边界:1)不同水期的实测浓度边界(率定验证阶段)不同水期的实测浓度边界(率定验证阶段)2)零浓度梯度边界(方案研究阶段)零浓度梯度边界(方案研究阶段)网格剖分:网格剖分:198170。网格大小:网格大小:1500m*1500m1500m*1500m。模型基面:模型基面:统一采用城建吴淞基面。污染源负荷输入污染源负荷输入 33 33个概化点污染源个概化点污染源 干湿沉降干湿沉降 海水养殖排污海水养殖排污 富营养化控制指标富营养化控制指标(DINDIN,DIPDIP)有机污染物指标有机污染物指标(CODCODM
6、nMn,NHNH3 3-N-N)其他输入条件其他输入条件长江口长江口风速、风向、气温、太阳辐射等风速、风向、气温、太阳辐射等外部输入资料同水动力模型保持一致,外部输入资料同水动力模型保持一致,采用采用NOAANOAA提供的资料。提供的资料。长江口毗邻海域同步水文水质监测站位图长江口毗邻海域同步水文水质监测站位图 COD模拟值与实测值的比较模拟值与实测值的比较误差统计分析误差统计分析-模型系数取值污染物扩散系数污染物扩散系数 K2:0.030.17。本研究取0.1。长江口污染物扩散系数取值范围:0450m2/s。污染物降解系数污染物降解系数各排污源水质浓度响应场的模拟结果各排污源水质浓度响应场的
7、模拟结果CODCOD各排污源水质浓度响应场的模拟结果各排污源水质浓度响应场的模拟结果COD干湿沉降引起的背景浓度场干湿沉降引起的背景浓度场COD 氨氮氨氮 海水养殖产生的背景浓度场海水养殖产生的背景浓度场DIN DIP长江口及毗邻海域三维生态动力学长江口及毗邻海域三维生态动力学模型模型氮、磷营养盐的迁移转化过程氮、磷营养盐的迁移转化过程模型变量模型变量浮游植物(以浮游植物(以C计)计)Phytoplankton carbon(PC)浮游植物(以浮游植物(以N计)计)Phytoplankton nitrogen(PN)浮游植物(以浮游植物(以P计)计)Phytoplankton phosphor
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