基于FVCOM模拟钱塘江河口围涂工程对杭州湾水动力及水质的影响

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杭州湾作为我国典型的强潮型河口湾,其水力特点为潮差巨大,潮流湍急,水体中泥沙以悬移质泥沙为主,正是由于这种特殊的水动力环境,造就了杭州湾内丰富的滩涂资源。为了利用杭州湾沿岸广袤的滩涂湿地资源,自上世纪六十年代开始,在国家的大力支持下,浙江省政府开始在钱塘江河口实施大规模的治江围涂,在稳定河道主槽的同时,增加了大量土地资源,但是围涂工程引起的地形、地貌条件的改变可能会导致海域的水动力条件变化和水质生态环境的恶化。目前来说,国内对于河口区围涂对附近海域水动力和水质环境影响的研究相对较少,特别是对水质环境变化的数值模拟研究较为缺乏,因此模拟杭州湾水动力及水质环境及分析围涂工程对海域水动力水质环境的影响具有重要意义。本文主要基于FVCOM水动力模型,首先建立覆盖钱塘江河口、杭州湾以及长江口的大尺度东海三维斜压水动力模型;然后在该模型的基础上构建更为精细的针对杭州湾和钱塘江河口的小模型,并通过FABM通道将水动力模型与ERSEM水质模块耦合,建立杭州湾水质模型;经验证,模拟结果与实测数据拟合良好,在此基础上对杭州湾水动力、水质特征进行分析,并利用模型对钱塘江河口围涂工程实施前后的水动力和水质环境进行模拟分析,研究围涂工程对海域的影响。研究结果显示:在钱塘江河口围涂工程实施后,潮位方面,杭州湾内高潮位升高,低潮位略微降低,潮差增大,在河口区变化较为显著;潮流方面,湾内潮流场总体特征未发生明显变化,但在河口区涨、落潮时潮流流速均增大,而距离围涂区较远海域,涨潮流变化不明显,落潮流流速降低;盐度方面,河口围涂工程的实施使水域内的盐度略微降低,低盐度区域面积有所增大,杭州湾南岸附近海域盐度下降,河口区的盐度等值线下移,总体而言,湾内盐度分布特征未显著变化;水质方面,由于围涂工程导致河口纳潮量减少,湾内水体与外海交换能力减弱,自净能力降低,工程后水域内的无机氮、磷酸盐和叶绿素a的浓度较工程实施前均有一定程度的升高,叶绿素浓度升高幅度最大,无机氮和磷酸盐浓度较高的水域面积扩大,受海水污染影响的岸线长度增加,在围涂区附近海域,营养盐浓度变化明显,而在距离围涂区较远海域,营养盐浓度几乎未变化,总体来说围涂后杭州湾内水体污染情况较围涂前加重。
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