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乐清湾主要海岸工程对DIP、DIN浓度分布影响的数值研究

李佳  姚炎明  章宏伟  
【摘要】:乐清湾是我国典型的强潮海湾之一,位于瓯江口北侧,西濒乐清市,东临玉环市,是一个典型的半封闭海湾,总面积为463.6km2。湾内滩涂资源丰富,理论基准免疫上的海涂为 220.8km2,约占乐清湾总面积的48%,滩涂成片,大面积分布,集中在内湾和外湾的西侧。因此,近年来,湾内的主要海岸工程集中为堵坝和围涂工程。这些海岸工程对原有的口门汉道冲淤动态平衡产生影响,使得纳潮量发生改变,进而影响湾内污染物质的迁移扩散机制。因此,乐清湾海岸工程的建设是近年来湾内营养盐分布产生变化的一个重要原因。本文采用Delft3D数值模型软件,在成功建立和验证了乐清湾潮流数值模型的基础上, 分析了漩门堵坝以及乐清湾近期建成和规划在建的围垦工程前后的海湾纳潮量的变化。在此基础上,结合海域可搜集的污染源资料,确定NO3-、PO43-作为研究乐清湾DIN和DIP分布研究的代表因子,成功模拟了的乐清湾内CODcr,NO3-,PO43-的分布情况,以同期水质监测点平均浓度为依据对模型加以验证,并进一步模拟了湾内DIN和DIP在堵坝以及围垦工程前后的分布,比较分析其结果表明:漩门堵坝工程后,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,使得此区域的NO3-浓度产生了55 %(0.2mg/1-0.3mg/l)的增幅。在湾口,NO3-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,NO3-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PO43-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,PO43-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。而在围垦工程后,由于整个乐清湾的水体交换能力的下降, NO3-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NO3-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%;围垦工程对湾内 PO43-平均浓度的分布起到了整体性的作用,湾中和湾项水域的浓度升幅平均,均在15% (0.005mg/l-0.01mg/l)左右。

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