秦皇島河流

【摘要】旅游行業(yè)的不斷發(fā)展受益于得天獨(dú)厚的自然環(huán)境條件，作為濱海城市，秦皇島雖然風(fēng)景優(yōu)美，但常會(huì)受到海域赤潮的影響，對(duì)水產(chǎn)資源造成破壞，導(dǎo)致自然海域生態(tài)失衡，注重河流-海岸水動(dòng)力問(wèn)題的解決，謹(jǐn)防污染物擴(kuò)散十分關(guān)鍵。本文通過(guò)介紹秦皇島地區(qū)的概況，說(shuō)明了相關(guān)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，分析了河流污染物分布規(guī)律的模擬結(jié)果。此研究以分析秦皇島河流-海岸水動(dòng)力與水質(zhì)耦合模擬結(jié)果為目的，從而確保海洋生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的和諧共存發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】秦皇島區(qū)域；水動(dòng)力；一二維耦合模型

眾所周知，作為濱海城市的秦皇島，其旅游業(yè)較為發(fā)達(dá)，依靠重要的區(qū)域位置和多樣化的海產(chǎn)資源，極大地促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。不過(guò)伴隨著海洋污染程度的加劇，在秦皇島海域當(dāng)中出現(xiàn)了很多污染物，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了極大的破壞，尤其赤潮災(zāi)害的不斷增多，嚴(yán)控污染物排放量，做好赤潮災(zāi)害與海洋污染的應(yīng)對(duì)和防治尤為必要，具有重要的意義。

一、秦皇島地區(qū)概況介紹

對(duì)于秦皇島這座濱海城市而言，其位置在我國(guó)河北省的東北區(qū)域，和周?chē)倪|寧、承德、唐山等城市緊密相連。秦皇島處于中緯度的區(qū)域，擁有著十分明顯的大陸季風(fēng)性氣候，主要表現(xiàn)為半濕潤(rùn)的氣溫情況。由于遭遇到東部沿海地區(qū)的強(qiáng)烈的季風(fēng)環(huán)流作用的影響，促使該地區(qū)一年四季非常鮮明，天氣溫度差異很大，其中年降水量出現(xiàn)了多變的情況。對(duì)于居住在秦皇島市的民眾而言，可以顯著的感受到當(dāng)?shù)叵呐奶鞖馓攸c(diǎn)，其年平均的日照時(shí)間達(dá)到了2800-2900h，而年平均氣候溫度為11.6-12.4℃。實(shí)際上，秦皇島市的年平均降水量大約為660-760mm，大部分集中于三個(gè)月份，即7月、8月以及9月份，已經(jīng)占據(jù)了全年的大概75%-85%，而年平均蒸發(fā)量則為1552.8mm。

二、構(gòu)建相關(guān)的數(shù)學(xué)模型

（一）一二維耦合模型的構(gòu)建

通過(guò)運(yùn)用MIKE FLOOD，達(dá)到構(gòu)建一維模型與二維模型的動(dòng)態(tài)化耦合模型系統(tǒng)的目的。在對(duì)此種耦合方式的有效運(yùn)用之后，通過(guò)借助計(jì)算模型的作用，對(duì)水環(huán)境情況予以模擬拓展分析，凸顯出不同模塊的功能，達(dá)到相互補(bǔ)充效果。此研究分析時(shí)，借助MIKE FLOOD相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)鏈接，促使一二維耦合模型的構(gòu)建，并實(shí)現(xiàn)對(duì)秦皇島河流-海岸線動(dòng)力與污染物擴(kuò)散整個(gè)過(guò)程的系統(tǒng)化模擬。

計(jì)算相關(guān)污染物的擴(kuò)散模型時(shí)，其中MIKE11與MIKE21之間的水流方向決定了處于連接位置的污染物濃度情況。在出現(xiàn)水流由MIKE1向MIKE21流淌的情況， 可以將污染物視為MIKE21的源予以準(zhǔn)確輸入：

（二）明確相關(guān)的邊界與初始條件

構(gòu)建秦皇島河流-海岸的一二維耦合水動(dòng)力模型的過(guò)程中，存在著8個(gè)入海河流的上游與2個(gè)外海的邊界。通過(guò)了解與掌握河流的具體流量與COD的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)管控入海河流的上游邊界的目的。對(duì)于水質(zhì)模型的COD初始值設(shè)置為C0，并將相應(yīng)各個(gè)河流6月的測(cè)定具體平均值取值55-82mg/L。管控河流速度與潮位的過(guò)程主要根據(jù)2個(gè)外海邊界的水動(dòng)力進(jìn)行水位與流速條件的合理設(shè)置，并有效參考渤海的潮流模型情況。依靠污染物的濃度情況科學(xué)設(shè)置相關(guān)的污染物，設(shè)置模型初始COD是1.2mg/L， 針對(duì)SE與SW的邊界COD則取值1.1mg/L，而NE的邊界 COD取值1.2mg/L。

（三）科學(xué)設(shè)置有關(guān)參數(shù)信息

對(duì)于時(shí)間步長(zhǎng)變化范圍的計(jì)算而言，科學(xué)設(shè)定成0.002-2.5s。通過(guò)依據(jù)河流底床泥沙的粒徑與水深情況，明確河道中的曼寧系數(shù)為n，取值為0.01-0.04s/m1/3；通過(guò)將水質(zhì)模型率作為依據(jù)，確定擴(kuò)散系數(shù)D和COD處于20℃時(shí)候的降解系數(shù)K10與COD的Arrhenius的溫度系數(shù)θCOD ，依次設(shè)定取值8-100 m2/s， 0.04-0.5d–1以及1.01。利用海域底床泥沙深度與中值粒徑情況，明確海域中的曼寧系數(shù)S， 并取平均值為75 m1/3/s。此外，依靠污染物的擴(kuò)散模型率明確Dh，取固定值為110 m2/s。而K10是0.002-0.0374d–1，根據(jù)模型率明確θCOD取值1.01。

三、河流污染物分布規(guī)律模擬結(jié)果的科學(xué)分析

進(jìn)行秦皇島入海河流相關(guān)污染物的分布情況分析的時(shí)候，以石河作為典型，分析其動(dòng)力與污染物的分布規(guī)律。其中，處于石河的入?？贜1與S1位置的相關(guān)流速、水位以及COD情況詳情見(jiàn)下圖

從上圖可知，河流的流淌方向由上游到下游為正，而對(duì)于南北的入?？谙鄳?yīng)的水位所產(chǎn)生的變化十分相似，幾乎沒(méi)有差別，但是河流的速度變化的差異很大，究其原因在于遭受到位于南北的入?？谔幍南嚓P(guān)斷面地理環(huán)境、分流比以及納潮量等方面因素的干擾。實(shí)際上，在COD的過(guò)程曲線當(dāng)中，不難獲知，從整體而言，對(duì)于南北入海口位置處的COD來(lái)說(shuō)，其所形成的變化主要河流的速度產(chǎn)生的變化緊密相關(guān)，在河流的方向朝著入?？诘那闆r下，此時(shí)的南北入海口位置處的COD 和河流的速度數(shù)值存在著正比的關(guān)聯(lián)性，即當(dāng)河流的速度變快的時(shí)候，相應(yīng)的COD會(huì)隨之變大，而流速卻下降，由此可見(jiàn)，處于單位時(shí)間中的河流COD的入海量比較小，致使其COD也隨之減少。而對(duì)于河流的方向由入海口位置朝向上游的情況，海水會(huì)對(duì)其南北入?？谔幍腃OD產(chǎn)生很大影響，不斷予以降低。

結(jié)論：

從此次論文的闡述與分析中可知，深入探究赤潮災(zāi)害與海洋污染的應(yīng)對(duì)和防治尤為必要，具有重要的意義。本文通過(guò)介紹秦皇島地區(qū)的概況，說(shuō)明了相關(guān)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建：一二維耦合模型的構(gòu)建 、明確相關(guān)的邊界與初始條件、科學(xué)設(shè)置有關(guān)參數(shù)信息，分析了河流污染物分布規(guī)律的模擬結(jié)果。

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