近十年来渤海湾围填海工程对渤海湾水交换的影响_王勇智
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渤海湾天津滨海新区围海造陆前后海底冲淤变化田立柱;王福;裴艳东;李勇;施佩歆;姜兴钰;李建芬;商志文;王宏【期刊名称】《华北地质》【年(卷),期】2021(44)4【摘要】天津滨海新区2009—2010年实施了共计超过420 km;的围海造陆工程围堤建设,必然对该区的流场和侵蚀淤积产生影响。
本文以2006—2009年海底地形地貌为本底,对比分析2015年海底地形地貌实测水深与浅地层剖面数据,结果显示,围海造陆外围海底冲淤与海底地形发生显著调整,呈现出北部淤积南部侵蚀的整体格局。
淤积区主要分布于天津港航道防波堤以北、临港产业区,以及南港工业区南侧海域,淤积厚度可达0.9~1.3 m。
侵蚀区主要分布于临港经济区至南港产业区东部的大片海域,北疆电厂东侧,以及中心渔港海挡豁口处,侵蚀量达0.4~2.0 m。
原本平坦的海底在冲淤再平衡作用下,形成明显地形起伏。
海底淤积区域的海底坡降显著增加,并接近强物源供给背景的河口坡降值。
而侵蚀区海底被强烈冲刷改造至近乎水平。
【总页数】7页(P28-34)【作者】田立柱;王福;裴艳东;李勇;施佩歆;姜兴钰;李建芬;商志文;王宏【作者单位】中国地质调查局天津地质调查中心;中国地质调查局海岸带地质环境重点实验室;华北地质科技创新中心【正文语种】中文【中图分类】P737【相关文献】1.滨海新区围海造陆围埝变形监测工作思考2.关于天津市滨海新区围海造陆工程防潮管理的探讨3.天津滨海新区围海造陆对沿海低地浅层地下水环境的影响4.古渤海湾的围海造陆过程5.围海造陆条件下排海高温浓盐水对渤海湾温盐场分布影响模拟及预测因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
天津海域围填海工程对渤海湾水交换的影响研究靳玉丹;张秋丰;李希彬;王鲁宁;叶风娟【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2017(036)005【摘要】Based on the FVCOM (the Finite-Volume Coastal Ocean Model),numerical model of Bohai bay water exchange was established,and the observed data of tide and currents was uscd to validate the simulated result.The simulated results of the Bohai bay water exchange showed that half period of water exchange in Bohai Bay extends from 300 days to 325 days,when Tianjin reclamation projects are established.In western Bohai Bay,the water exchange rate even reduces by 10 %,and half period of water exchange extends for 92 days.In southern Tianjin coastal area especially,water exchange capacity decreased significantly,and half period of water exchange extended for 200 days with the effect of reclamation projects,as well as in some areas of the northern Bohai Bay.Therefore,it was suggested that the effect of projects on water exchange and environment of coastal sea should be considered in the development of reclamation projects.%利用三维海洋数值模型FVCOM,进行渤海湾三维水动力和水交换数值模拟,经实测潮汐和潮流资料验证,模型模拟结果较好.然后采用该模型对渤海湾内的水体水交换能力进行定量研究.研究结果表明,在天津海域进行围填海工程之前渤海湾水体的半交换周期为300 d左右,围填海之后,水体半交换周期延长25 d,渤海湾西部水体的水交换率下降可达10%,半交换周期延长92 d.尤其是天津沿海南部海域的水交换能力下降严重,围填海之后其水体半交换周期延长可达200 d.渤海湾北部也有部分海域水交换周期延长达200 d.建议在进行围填海工程建设时,应将工程对水体交换能力的影响纳入考虑,避免因围填海工程因素造成的恶劣环境影响.【总页数】7页(P578-584)【作者】靳玉丹;张秋丰;李希彬;王鲁宁;叶风娟【作者单位】上海海洋大学,上海201306;国家海洋局天津海洋环境监测中心站,天津300457;上海海洋大学,上海201306;国家海洋局天津海洋环境监测中心站,天津300457;国家海洋局天津海洋环境监测中心站,天津300457;国家海洋局天津海洋环境监测中心站,天津300457;国家海洋局天津海洋环境监测中心站,天津300457【正文语种】中文【中图分类】P731.26【相关文献】1.围填海工程对天津海域水动力环境影响的数值分析 [J], 刘仲军;刘爱珍;于可忱2.围填海工程对曹妃甸海域水动力环境影响的数值分析 [J], 孙钦帮;崔雷;孙丽艳;李德鹏;张冲3.围填海工程对青岛琅琊台湾海域水动力环境影响的数值分析 [J], 刘同敬4.围填海工程对渤海湾水交换能力影响的数值模拟 [J], 袁德奎;李广;王道生;杨志斌5.近十年来渤海湾围填海工程对渤海湾水交换的影响 [J], 王勇智;吴頔;石洪华;赵晓龙;闫文文因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
围海工程带来的潮流变化
戴霞;白玉川
【期刊名称】《水资源与水工程学报》
【年(卷),期】2015(0)1
【摘要】本文运用数值模拟方法对围填海工程造成的潮流变化进行研究与探讨,所使用的数学模型为具有自主知识产权的天津大学水流泥沙数学模型软件。
文中以天津港与曹妃甸港的中间海区为例,分析了目标海域和其它海域的潮流特征变化,着重研究围填海工程对渤海湾造成的联合影响。
最后得出几点结论:1围海工程使得渤海湾沿岸海区的潮流运动呈现出不规则的变化;2围海工程对渤海湾近岸海区的影响表现为流速的增大和潮流动力的增强,对离岸海区的影响则相反;3单项填海工程对海湾内整体潮流场的影响不大。
【总页数】7页(P136-142)
【关键词】围填海工程;沿岸海区;海域规划;数学模型;联合影响
【作者】戴霞;白玉川
【作者单位】天津大学河流海岸工程泥沙研究所;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】P731.23
【相关文献】
1.农业部干部管理学院举办的吉林省阳光工程项目管理培训班在重庆结束/吉林省农业技术培训中心阳光工程培训纪实——阳光工程培训为农安县哈拉海镇时机农带来新希望/绵延十里阳光路/集安市超额完成阳光工程村级动物防疫员专业培训任务 [J],
2.围(填)海工程对厦门湾潮流动力累积影响的初步研究 [J], 陆荣华;于东生;杨金艳;顾静媛
3.防城港二期围海工程后的潮流变化及溢流悬沙输移 [J], 夏华永;翁美钦;殷忠斌
4.围海工程前后瓯飞滩冲淤变化特征及动力机制分析 [J], 蔡家新;潘国富;陈培雄
5.黄茅海围垦工程潮流泥沙变化数值模拟 [J], 汤立群;梁建林;刘大滨
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渤海湾海岸带开发对近海水环境影响分析摘要:海水环境保护的重要性不言而喻,影响海水环境质量的因素有多种,其中海岸带开发行为对其有关键性影响。
渤海湾海岸带开发活动大多表现为三种,即围填海、临海工业、河口建闸,基于此,本文围绕开发实践影响近海水环境重点分析,旨在为相关人员提供参考,使开发行为与海水环境保护活动良性循环推进,实现人与自然和谐发展。
关键词:渤海湾;海岸带开发;近海水环境;影响分析引言:近年来,海岸带开发活动如火如荼地开展,尤其是在城市化进程的带动下,一定程度上增加了海岸带资源开发与保护压力,导致近海水环境受到不同程度的遭受破坏。
要想在海岸带环境保护方面做出努力,势必要客观分析开发行为对近海水环境的影响,根据影响表现,针对性提出科学开发方案,使海岸带环境保护效果达到预期。
1.渤海湾区域概况渤海湾位处渤海西部,海底走向由南向北,沉积物多为细粉砂和淤泥。
渤海湾属于浅水海湾,当地湿地景观独特,所以旅游业发达。
区域内石油资源、煤炭资源较丰富,这在一定程度上提高了区域开发的经济价值[1]。
该区域具有半封闭性,气候为大陆性气候,从环境现状层面进行分析,渤海湾排污口数量逐年增多,这说明沿岸污染物总量增加,对于环境保护工作来说,无疑增加了工作难度,换言之,海水环境保护实践面临一定挑战。
如果单凭海水自净能力控制污染,那么环境排污效果很难达到预期要求,反而会因环境污染问题加剧而威胁人类生产生活。
可持续发展视域下,能否在经济发展、生态保护间探索到平衡点,务必客观分析开发活动影响海水环境的表现,进而做出行之有效的控制措施[2]。
2.渤海湾海岸带常见开发活动2.1围填海人类开发海岸空间资源时,往往从两方面进行切入,如扩大海域面积、延长海岸线长度。
一般来说,海岸带延伸距离取陆地向十千米,海水向十五千米。
虽然围填海操作能够满足人类的经济发展需求,但着实对海洋生态安全造成一定威胁。
随着围海造田活动愈演愈烈,自然岸线减少到十二千米,并且海水水质污染程度加剧,个别海域的富营养化问题日益显著。
环境科学导刊http: //hjkxdk. . cn 2017,36 (5)CN53 - 1205/X ISSN1673 -9655建设项目环境影响评价文件重新甲核技术要点初探韩龙芝s曲晓燕2,黄晓艳s刘桂林1(中国海洋大学,山东青岛266100; 2.青岛市环境保护局,山东青岛266201)摘要:目前针对建设项目环境影响评价文件重新审核的情况较少,而环境影响评价文件除环评报告 外,还存在重新审核补充评价、变更评价、后评价等报告。
重新审核项目的环境影响补充评价与变更评价 等易混淆,因此本文对补充评价的适用条件和技术要点进行了明确,并给出了推荐的补充评价报告结构。
关键词:环境影响评价;重新审核;重新审核补充评价;变更评价中图分类号:X82 文献标志码:A文章编号:16乃-9655 (2〇n)05-0〇7l-03〇引言根据《中华人民共和国环境影响评价法》[1] (以下简称“环评法”)第二十四条规定,“建设项 目的环境影响评价文件自批准之日起超过五年,方 决定该项目开工建设的,其环境影响评价文件应当 报原审批部门重新审核”;根据《建设项目环境保 护管理条例》[1],“建设项目环境影响报告书、环 境影响报告表或者环境影响登记表自批准之日起满 5年,建设项目方开工建设的,其环境影响报告 书、环境影响报告表或者环境影响登记表应当报原 审批机关重新审核”。
审批部门在对原环境影响评 价文件进行重新审核时,对于涉及海洋环境影响等 复杂项目的,很难仅仅从项目的性质、规模、地 点、采用的生产工艺或者防治污染、防止生态破坏 的措施等方面对原报告的有效性进行评判。
这时就 需要建设单位提交针对原环境影响评价文件的重新 审核补充评价报告,以作为重新审核的依据。
1建设项目环境影响评价文件概述根据“环评法”[1],建设项目环境影响评价文 件包括环境影响报告书、环境影响报告表或者填报 的环境影响登记表。
同时,“环评法”针对具体项 目情况,提出了重新审核、重新报批和后评价等情 况。
围填海对渤海湾海岸带景观格局演变的遥感研究开题报告一、选题背景围填海是一项旨在扩大海岸带范围和提供土地资源的工程,近年来在中国沿海地区广泛进行。
围填海的实施给渤海湾沿岸地区的土地利用、经济发展和生态环境等方面产生了重大影响。
然而,对于围填海工程对渤海湾海岸带景观格局演变的影响及其趋势研究比较缺乏。
因此,本研究旨在通过遥感技术,探讨围填海对渤海湾海岸带景观格局演变的影响及其趋势。
二、研究目的本研究旨在通过遥感技术,对渤海湾海岸带景观格局的演变进行研究,并分析围填海工程对景观格局的影响及其趋势。
三、研究内容1. 利用遥感技术获取渤海湾海岸带的影像数据,并利用ArcGIS等软件处理数据。
2. 对渤海湾海岸带不同阶段的景观要素进行分析,探讨其演变规律和趋势。
3. 借助遥感和GIS技术,深入分析围填海工程对渤海湾海岸带景观格局的影响,并预测未来趋势。
4. 结合实地调查资料,深入分析渤海湾海岸带景观格局演变的社会、经济、文化等方面的背景和因素。
四、研究方法本研究采用遥感技术获取渤海湾海岸带的影像数据,利用ArcGIS等软件处理数据,分析渤海湾海岸带不同阶段的景观要素以及其演变规律和趋势。
同时,借助遥感和GIS技术,深入分析围填海工程对渤海湾海岸带景观格局的影响,并结合实地调查资料,深入分析渤海湾海岸带景观格局演变的社会、经济、文化等方面的背景和因素。
五、预期成果1. 渤海湾海岸带景观格局演变的时空变化特征及其趋势。
2. 围填海工程对渤海湾海岸带景观格局演变的影响及其趋势。
3. 渤海湾海岸带景观格局演变的社会、经济、文化等方面背景和因素分析。
4. 提出适应未来发展需求的渤海湾海岸带景观保护与合理利用对策建议,促进渤海湾沿岸地区可持续发展。
六、论文结构第一章:绪论第二章:渤海湾海岸带景观格局演变的遥感分析2.1 渤海湾海岸带景观格局的起源和演变2.2 遥感技术在渤海湾海岸带景观格局研究中的应用第三章:围填海工程对渤海湾海岸带景观格局的影响3.1 渤海湾海岸带围填海工程概述3.2 围填海工程对渤海湾海岸带景观格局演变的影响第四章:渤海湾海岸带景观格局演变的社会、经济、文化等方面背景和因素分析4.1 渤海湾海岸带发展历程与演变背景4.2 渤海湾海岸带景观格局演变的社会、经济、文化等因素分析第五章:对渤海湾海岸带景观保护与合理利用对策建议第六章:结论和展望参考文献。
围填海对海洋水动力与生态环境的影响林磊;刘东艳;刘哲;高会旺【期刊名称】《海洋学报(中文版)》【年(卷),期】2016(038)008【摘要】近10年来,中国海岸带围填海活动呈现出规模大、速度快的发展态势。
围填海能带来显著的经济效益,但对海洋环境与生态的负面影响也不可忽视。
针对围填海对海洋环境和生态的影响及作用机制,分别从水动力和生态系统两个方面进行了概述。
围填海改变了海洋的自然几何属性(原始岸线、地形地貌、海湾面积),引起水动力环境的变化(潮汐系统和海湾水交换能力),进而影响了海湾的环境容量;围填海破坏了生物栖息地、导致生物多样性的丧失,影响到生态系统结构与功能的稳定性;水动力与生物多样性的变化可显著影响到生物地球化学过程,加速富营养化进程,恶化水质,增加生态灾害风险。
目前,围填海后的生态修复策略主要有增加生物量、建设自然保护区、退陆还海3种方式;而生态补偿策略则多基于“生态系统服务功能与生境面积的大小为线性关系”,通过对其经济价值的量化后进行生态补偿与实施相关政策。
国际上,生态系统服务功能的量化参数逐步纳入实际管理,并在线性关系研究的基础上,逐步纳入一些非线性的理念,使生态补偿机制更为合理化;而我国对于围填海生态效应的定量化研究及科学理论在管理政策中的实际应用仍亟待提高。
整体而言,全面、准确地评估围填海对海洋环境与生态的影响离不开自然科学与社会科学的交叉与融合。
%Over the last decade,land reclamation with a large scale and fast speed has developed along the Chinese nd reclamations can earn profits for local economy but also produce significantly negative influences on marine ecosystems.Wesummarized the impact and mechanism of land reclamation on the marine environment and ecosystem in terms of hydrodynamics,biodiversity,and biogeochemical process.By means of changing its natural geometry (shoreline,geomorphology,and water area),land reclamation impacts ocean hydrodynamic environment (tidal regime and capacity of water exchange)and weakened the environmental capacity of rge scale land reclamation can damage coastal habitat,significantly reduce the biodiversity,and threaten ecosystem structure and function.Meanwhile,the changed hydrodynamics and reduced biodiversity can influence the process of biogeo-chemical cycle,which will accelerate eutrophication and increase the risk of ecological disaster.The ecological re-mediation is very critical for reducing the negative impact from land reclamation.Three ecological methods are sug-gested to do remediation after land reclamation,which include increasing the biomass,establishing natural reserve, and returning the land back to sea.Based on the linear relationship between the ecosystem services and the ecologi-cal habitat area,the strategy and policy of ecological compensation are applied for quantifying its economic value. Internationally,based on the above linear relationship,quantitative parameters of ecosystem service and functioning have gradually applied into environmental management.With some nonlinear theories developed,the method of ec-ological compensation has been more and more reasonable.In China,the quantitative research on the environmen-tal and ecological effect of land reclamation and the practical application of scientific theory in management are still needimproved.According to current research status and trend,the cross and integration of natural science and so-cial science may be the most sensible and best way to the synthetically and accurately evaluate the impact of land reclamation on marine environment and ecosystem.【总页数】11页(P1-11)【作者】林磊;刘东艳;刘哲;高会旺【作者单位】中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室,山东青岛266100;中国科学院烟台海岸带研究所中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室,山东烟台 264003;中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室,山东青岛 266100;中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室,山东青岛266100【正文语种】中文【中图分类】X820【相关文献】1.围填海造地工程施工对海洋水环境的影响研究——以连云港连云新城围填海项目为例 [J], 吴涛;赵新生;张彦彦2.咸水结冰灌溉对围海吹填海沙地盐分分布及植被构建的影响 [J], 王文成;郭艳超;孙昌禹;刘小京;薛志忠;王玉华;赵秉军3.围填海对海洋水文动力环境的影响 [J], 王江竹;宛立;楚阳;陈禹娜;宋玉鑫4.围填海对伶仃洋水流动力的短期影响模拟研究 [J], 刘晋涛;胡嘉镗;李适宇;许永基;徐闯5.围填海工程对半封闭海湾水动力环境影响分析——以大鹏湾内围填海工程为例[J], 岳青华;丁聪因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
围填海工程建设对海洋环境影响及保护建议发布时间:2021-07-27T15:57:22.843Z 来源:《基层建设》2021年第9期作者:周高锐[导读] 摘要:随着改革开放,经济快速发展,人地矛盾日益突出,人们向海洋要资源要空间,开展大规模围填海项目建设。
三亚机场建设有限公司海南三亚 572000摘要:随着改革开放,经济快速发展,人地矛盾日益突出,人们向海洋要资源要空间,开展大规模围填海项目建设。
本文分析围填海项目建设产生的海洋生态环境、海洋水文动力、水质、沉积物等环境影响,并充分从科研、施工和监管的等方面进行原因分析,最后提出,今后围填海项目建设海洋环境保护的重点将在施工阶段和后期的海洋环境修复工作。
关键词:围填海、海洋环境影响、海洋环境保护、监管改革开放以来,东部沿海地区凭借得天独厚的区位优势,成为国民经济快速增长的重要支撑。
随着经济快速发展,城市化、工业化水平的迅速提高,导致沿海地区土地资源逐渐匮乏,人地矛盾日益突出,为不断促进经济快速发展,人们开始把目标转向了海洋,兴起新一轮的围填海热潮。
随着围填海范围和规模不断的扩大,人类工程活动对海洋的环境影响进一步加深,围填海给沿海城市带来大量土地的同时,也直接或间接引发各类环境和生态问题。
我国原有1.8万km长的大陆自然岸线,大规模围海造地后,目前,我国自然岸线保有率不足50%,岸线资源的严重破坏,使得近岸潮间带生物大量消失,渔业资源受到威胁,生物多样性逐年锐减,近岸珊瑚礁、红树林等生态系统逐渐消亡1。
如何科学规划、适度围填海,同时确保环保措施落实到位,在发展海洋经济与海洋环境保护之间找到一种平衡是非常重要的。
1、围填海项目建设主要环境影响 1.1、海洋生态环境的影响围填海项目永久占用海床底土及生物资源空间、围填海工程引起的泥沙淤积变化、填海施工过程中产生的悬浮泥沙、水质变化等造成底栖生物、鱼卵、仔稚鱼、游泳动物、浮游动物、浮游植物、珊瑚礁等损失。
围填海对海洋水文动力环境的影响作者:王江竹宛立楚阳陈禹娜宋玉鑫来源:《珠江水运》2018年第18期摘要:由于土地资源紧缺、国家经济和近海渔业养殖技术的发展,围填海已成为缓解土地资源和渔业养殖设施建设的主要方式之一。
文章采用历史回顾和对比分析的方法,从水文动力等几个方面分析了近几十年来我国围填海工程对海洋环境的影响。
结果表明,围填海工程会对海洋环境产生巨大的破坏,造成附近海域水交换率下降、纳潮量降低等问题,对海洋环境的危害多于其积极影响,且长期效应不可预计。
关键词:围填海水动力条件环境影响围填海工程改变了港湾海域面积及容量,从而改变了港湾水沙动力环境状况。
作为海洋中物质输运的驱动力,水动力状况发生改变后会引发海水交换能力、纳潮量、水质及沉积速率等一系列环境因子的变化,这些环境因子的变化直接对海域的环境容量与生态系统造成影响。
1.水交换能力及纳潮量围填海后,渤海湾海水半交换时间由300d变成超過600d,海域平均水存留时间明显增加;象山港30d、60d、90d平均水交换率由59.3%,66.4%和71.7%下降至54.7%、61.9%和67.3%;锦州湾由于围填养殖及工程建设,总海域面积大幅减少,导致2000-2005年海水交换率平均减少17.5%,2005-2010年平均减少9.28%;罗源湾2012年与1960年代相比30d平均水交换率减少21.42%。
围填海工程会使海域面积减少、海湾湾口宽度缩短,从而导致纳潮量减少、涨潮流流速变小等问题。
厦门西海域由于周围海域被围,导致纳潮量减少,且随着围填海工程的修建,海水流速大幅降低,而同期未施工海域纳潮量变化不大。
随着胶州湾填海造陆的面积增多,1966-1986年胶州湾纳潮量减小2.67%,至2000年已减小4.63%,至2008年纳潮量减小了6.5%。
罗源湾围填海工程导致浅水海域面积损失25.27km2,纳潮量则减少28.38%。
围填海前后的湛江湾、象山港、深圳湾及锦州湾纳潮量和水交换率呈下降趋势,湛江湾纳潮量减少3.4%;象山港全潮平均纳潮量减少12.6%;深圳湾、锦州湾的纳潮量及水交换率随着海域面积的减少而减小(见表1)。
渤海湾围垦工程引起的岸线及潮流变化涂晶;白玉川;徐海珏;张哲源【摘要】The satellite images of Bohai bay in 1984, 1995, 2005 and 2016 are selected as per the interval of ten years and compared in order to analyze the space-time evolution of Bohai bay coastline. In addition, a numerical model is used to simulate the dynamics of tidal current being impacted by the change of Bohai bay coastline. The coastline changes obviously in the period from 2005 to 2016, and the way of utilizing maritime space is shifted from the reclamation of tidal-flat area to sea reclamation. The impact of coastline change on tidal current of Bohai bay mainly occurs in the onshore area where large sea reclamation projects are constructed, and a little change happens in offshore area. General trend of tidal current in Bohai bay does not change before and after the coastline evolution.%本文以10年为间隔选取1984年、1995年、2005年、2016年的渤海湾卫星图像资料进行处理对比,分析渤海湾的岸线时空变化,并在此基础上,利用数学模型模拟渤海湾岸线变化对湾内潮流动力的影响.2005~2016年的岸线变化最为明显,海域利用方式从滩涂围垦向填海造地进行转变.岸线变化对渤海湾潮流的影响集中于围填海工程规模较大的近岸区域,离岸区域变化则不明显.岸线变化前后,渤海湾的流态总趋势并没有改变.【期刊名称】《港工技术》【年(卷),期】2017(054)004【总页数】4页(P1-4)【关键词】渤海湾;围垦工程;岸线变化;潮流影响【作者】涂晶;白玉川;徐海珏;张哲源【作者单位】天津大学建筑工程学院,天津 300072;天津大学建筑工程学院,天津300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072;天津大学建筑工程学院,天津 300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300072;天津大学建筑工程学院,天津 300072【正文语种】中文【中图分类】P737.1;TV143围海造地是人类开发利用海洋的重要方式,也是缓解土地矛盾和扩大生存发展空间的有效途径。
第46卷 第3期 海 洋 与 湖 沼Vol.46, No.3 2015年5月OCEANOLOGIA ET LIMNOLOGIA SINICAMay, 2015*国家海洋局海域管理技术重点实验室开放基金项目, 201209号; 山东省自然科学基金青年项目, ZR2013DQ001号。
王勇智, 高级工程师, E-mail: wangyongzhi@① 通讯作者: 頔吴, 助理工程师, E-mail: wudi@ 收稿日期: 2014-07-08, 收修改稿日期: 2015-02-09近十年来渤海湾围填海工程对渤海湾水交换的影响*王勇智 吴 頔① 石洪华 赵晓龙 闫文文(国家海洋局第一海洋研究所 青岛 266061)摘要 近十年来我国海岸带地区快速城市化, 对土地的需求持续高涨, 导致沿海地区围海造地现象愈演愈烈, 海湾纳潮海域面积持续萎缩, 对海湾的水交换带来了较大压力。
为此, 选取我国海岸带快速城市化的典型区域——渤海湾为例, 研究近十年来渤海湾海岸带城市化对渤海湾水交换的影响。
基于国际流行的MIKE3水动力模型耦合粒子追踪模块, 应用2000年和2010年两个典型年份的渤海湾岸线资料, 分别计算了2000年和2010年渤海湾环流系统及其驱动下的水质点运移规律和变化特征。
研究将渤海湾划分为8个区块, 定量化研究和对比了近十年来由于渤海湾持续围填海导致的海湾水存留时间和不同区块水交换能力的变化。
结果表明, 随着近十年来渤海湾沿岸快速城市化产生的岸线变化, 导致湾内环流涡旋增多, 决定湾内水交换的流场结构发生了显著变化, 导致各区块的水交换能力和平均水存留时间不仅存在较大差异, 而且发生了显著的变化。
与2000年相比, 2010年天津港、黄骅港和曹妃甸港区海域的平均水存留时间明显增加, 水交换率下降, 对区域水质的改善十分不利。
关键词 渤海湾; 水交换; 围填海; 城市化中图分类号 P753 doi: 10.11693/hyhz20140700194 围海造地是人类开发利用海洋的重要方式, 也是缓解土地供求矛盾和扩大社会发展空间的有效途径, 但由于围海造地在短时间、小尺度范围内剧烈的改变了海域自然属性, 对海洋生态系统易产生强烈的扰动。
经统计, 近十年来由于生产和生活的需要, 我国填海造地总面积超过1100km 2(国家海洋局, 2012; 2013), 相当于我国第三大海岛崇明岛的面积。
以环渤海湾地区为例, 沿岸为京津唐等重要城市, 近十年来 由于渤海湾沿岸快速城市化建设以及多个国家级发展战略和总体规划的实施, 沿岸集中了化工、港口、养殖、油气、矿产、旅游、盐业等多种经济活动, 导致沿海地区土地需求量增大。
大规模的填海造地工程位于唐山曹妃甸和天津滨海新区, 其中曹妃甸区域建设用海规划填海总面积310km 2, 截至2014年1月共计完成填海造地210km 2; 天津滨海新区近十年来累计填海造地面积约320km 2, 人工岸线从41.16km增加到217.79km(国家海洋局, 2012, 2013); 正在实施的沧州渤海新区区域建设用海项目也计划填海造地75km 2, 加之环渤海湾零零碎碎的填海活动, 导致渤海湾自然岸线急剧萎缩。
而且, 渤海湾近岸海洋资源开发利用产生的生产和生活污水急剧增加, 大量排放入渤海湾。
渤海湾属于典型的半封闭缓坡淤泥质海湾, 湾内水交换本不顺畅, 持续高涨的填海造地进一步加剧渤海湾海域环境质量的下降, 湾内生物多样性减少, 渔业资源衰退, 不利于沿海地区社会经济的可持续发展。
因此, 近十年来海岸带地区快速城市化对渤海湾水交换的影响是渤海湾合理开发利用的重要认知背景, 引起了众多学者和管理者的关注。
水交换是指水体通过对流和扩散等物理过程与周围水体相互混合, 在海湾、近岸海域的水交换研究中, 一般是通过定义各种时间尺度来描述水体交换能力的强弱或交换速度快慢, 并使用半交换时间、交472 海洋与湖沼46卷换率和存留时间等描述其时间尺度。
箱式模型是最早应用于水交换研究的数学模型之一, 高抒(1991)基于狭长海湾多箱物理模型研究了象山港的水交换机制。
随着数值计算技术的不断发展, 对流扩散模型和拉格朗日质点追踪模型逐渐成为研究海湾水交换的主要方法, 对流扩散模型通过求解对流扩散方程得到保守物质浓度分布的模型, 拉格朗日质点追踪模型是通过计算水质点的运移来研究水体的交换情况, 两者均在渤海湾等其他海域的水交换研究中得到了广泛应用。
匡国瑞等(1987)以高低潮盐度变化给出了乳山湾一个潮周期内的水交换率。
Roger等(1995)应用欧拉弥散模型计算了北海的半水交换时间。
Signell 等(1992)定义湾内水降为原有水体积的37%时所用时间为平均存留时间。
Choi(1999)计算了黄东海风生流、潮汐余流、密度环流等驱动下不同的水体更新时间。
魏皓等(2002)应用数值模型, 表明渤海半交换时间约为0.5—3.5年, 渤海3个海湾及渤海中部交换能力相差很大, 以莱州湾交换能力最强, 辽东湾最弱。
王悦(2005)分别计算了新旧地形影响下的渤海湾水体的平均存留时间, 表明新地形条件下渤海湾水交换能力明显减弱, 平均半交换时间延长约16天。
李希彬(2013)应用三维水动力和水交换数值模型, 得出渤海湾水体半交换周期为323天, 海湾西北部海域和南部海域的水交换率较低。
赵亮等(2002)应用拉格朗日粒子追踪法研究了胶州湾的水交换, 表明胶州湾深水区交换时间为7天, 而北部和西部海区交换时间超过2个月。
孙英兰等(1988)通过拉格朗日余流分布和标识质点跟踪的方法, 对胶州湾水交换活跃程度进行区域划分, 将其划分为湾顶滞留区、黄岛附近活跃区和湾口良好区。
李小宝(2011)应用随机游动模型研究了渤海和天津近岸海域的水交换, 分析了有无风场对渤海各海区水交换的影响。
有关近十年来渤海湾岸线变化对海湾和天津滨海新区近岸海域水交换影响的研究鲜有报道, 故本文拟应用三维水动力数值模型和拉格朗日水质点追踪方法, 以2000年和2010年渤海湾的岸线为计算背景, 定量化计算和分析近十年来渤海湾岸线变化对渤海湾和天津滨海新区近岸海域水交换影响。
1 研究方法1.1模型简介水动力和水质模拟采用的是丹麦水力学研究所研制的DHI MIKE系列数值计算与分析软件, 该软件是国际上比较成熟的数值模拟软件系统, 在模拟前处理和后处理方面具有独特的优势, 受河口海岸工程技术专业人员认可, 在海洋、海岸和河口研究中得到了广泛应用(Chorin, 1967)。
本文采用MIKE 3正压水动力模块FM(Flow Model)开展水动力模拟, 并耦合粒子追踪模块PT(Particle Tracking)进行水交换数值模拟(DHI, 2008)。
同时渤海湾夏季盛行偏南风, 海水容易向渤海湾西北角聚集, 而冬季盛行偏北风, 有利于水交换, 因此, 潮流驱动下的水质点运动可代表渤海湾水交换的情况。
因此, 本研究以标识水质点追踪的方法, 定量分析渤海湾各区块与外海水交换的时间。
模拟区域覆盖了渤海和部分黄海, 岸界和垂直边界采用无通量条件, 开边界为: 出流, 辐射边界条件: 入流, 无梯度条件。
开边界设置在山东省成山头(37°20′54.09″N, 122°40′52.15″E)至朝鲜Changyon (38°7′33.43″N, 124°38′59.57″E), 开边界潮位采用M2、S2、N2、K1、O1和P1共6个分潮驱动, 来源于国家海洋局第一海洋研究所研发的MASNUM模型, 风场来源于ERA40近十年的气候态风场数据。
在渤海湾内进行网格加密, 最小网格步长为100m, 垂向分层采用sigma分层, 均分为7层, 时间步长为300s。
1.2 基本定义与计算方案根据Backhaus(1984)和赵亮等(2001)对海湾水交换的定义: 从水质点追踪起算的时间开始, 对每个水质点开展追踪和标识, 当标识的水质点运动至渤海湾外, 即认为湾内海水与洁净的湾外海水进行过交换更新, 标记出每个水质点第一次到达渤海湾外的时间, 即为湾内每个水质点的存留时间, 湾内每个水质点的存留时间求和平均后可得到湾内海水的平均存留时间。
统计各区块内每个时刻湾内、湾外的水质点数量, 湾外水质点数不为零的起始时间即为此区块开始水交换时间; 湾内水质点数变化小于2%时为交换达到稳定态时间(赵亮等, 2001), 每个区块中运移到湾外水质点的数量与原来各区块初始标识的水质点数之比为该区块的水交换率。
为体现渤海湾围填海对渤海水交换的影响, 分别采用2000年和2010年渤海湾的岸线数据, 渤海其他区域的岸线数据保持不变(均使用2000年渤海岸线), 两种方案的计算时长均为4年。
为定量研究渤海湾内水交换情况, 将渤海湾分为8个子区块(图1), 由于天津滨海新区主要入海排污口大部分分布在塘沽3期 王勇智等: 近十年来渤海湾围填海工程对渤海湾水交换的影响 473图1 2000年(左)和2010年(右)渤海湾各区块划分示意图Fig.1 Region division of Bohai Bay in 2000(left) and 2010(right)区及汉沽区, 因此将天津滨海新区近岸海域单独划分为一个区块研究。
2 研究结果2.1 渤海湾潮汐验证选取模型稳定后3个月的潮位, 采用T_TIDE (Pawlowicz 等, 2002)进行调和分析, 得到四个主要分潮的同潮图, 所得潮汐结构与《渤黄海海洋图集: 水文》及前人的计算结果基本一致, 并与渤海沿岸21个验潮站的调和常数比较, M 2分潮振幅平均误差为4.17cm, 迟角平均误差为6.82°, K 1分潮振幅平均误差为 2.32cm, 迟角平均误差为 5.48°, 表明模型的潮汐模拟基本可信。
计算结果显示M 2分潮在渤海湾形成一个逆时针旋转的潮波系统, 渤海湾东北部较西南部同潮时线相差60°, 潮时相差 4.6h, 振幅从湾口向湾顶逐渐增大, 湾口约为30cm, 至渤海湾湾顶振幅可达到约110cm, 与《渤黄海海洋图集: 水文》中的结果一致。
2.2 渤海湾潮余流验证由图3可见, 由2000年渤海湾欧拉余流的模拟结果来看, 整个渤海湾湾顶沿岸的流态基本呈逆时针的结构, 余流从湾口北部流入, 沿湾口向南形成较强的南向流, 从南部流出渤海湾, 其中渤海湾西侧顺时针流强度较弱, 湾口附近余流呈弱双环结构, 与张越美等(2002)和万修全(2003)的模拟结果较为一致。
2010年渤海湾欧拉余流的分布发生了明显变化(图4), 湾内存在多个涡旋, 黄骅港东西两侧分别出现一个顺时针和逆时针流, 2000年时海湾西部的顺时针流减弱并东移, 湾口的弱双环结构仍然存在。