【摘要】旅游行業(yè)的不斷發(fā)展受益于得天獨厚的自然環(huán)境條件，作為濱海城市，秦皇島雖然風景優(yōu)美，但常會受到海域赤潮的影響，對水產資源造成破壞，導致自然海域生態(tài)失衡，注重河流-海岸水動力問題的解決，謹防污染物擴散十分關鍵。本文通過介紹秦皇島地區(qū)的概況，說明了相關數(shù)學模型的構建，分析了河流污染物分布規(guī)律的模擬結果。此研究以分析秦皇島河流-海岸水動力與水質耦合模擬結果為目的，從而確保海洋生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟增長的和諧共存發(fā)展。

【關鍵詞】秦皇島區(qū)域；水動力；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，依靠重要的區(qū)域位置和多樣化的海產資源，極大地促進了經(jīng)濟的發(fā)展。不過伴隨著海洋污染程度的加劇，在秦皇島海域當中出現(xiàn)了很多污染物，對自然生態(tài)環(huán)境產生了極大的破壞，尤其赤潮災害的不斷增多，嚴控污染物排放量，做好赤潮災害與海洋污染的應對和防治尤為必要，具有重要的意義。

一、秦皇島地區(qū)概況介紹

對于秦皇島這座濱海城市而言，其位置在我國河北省的東北區(qū)域，和周圍的遼寧、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性氣候，主要表現(xiàn)為半濕潤的氣溫情況。由于遭遇到東部沿海地區(qū)的強烈的季風環(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。對于居住在秦皇島市的民眾而言，可以顯著的感受到當?shù)叵呐奶鞖馓攸c，其年平均的日照時間達到了2800-2900h，而年平均氣候溫度為11.6-12.4℃。實際上，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、構建相關的數(shù)學模型

（一）一二維耦合模型的構建

通過運用MIKE FLOOD，達到構建一維模型與二維模型的動態(tài)化耦合模型系統(tǒng)的目的。在對此種耦合方式的有效運用之后，通過借助計算模型的作用，對水環(huán)境情況予以模擬拓展分析，凸顯出不同模塊的功能，達到相互補充效果。此研究分析時，借助MIKE FLOOD相應的標準鏈接，促使一二維耦合模型的構建，并實現(xiàn)對秦皇島河流-海岸線動力與污染物擴散整個過程的系統(tǒng)化模擬。

計算相關污染物的擴散模型時，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的源予以準確輸入：

（二）明確相關的邊界與初始條件

構建秦皇島河流-海岸的一二維耦合水動力模型的過程中，存在著8個入海河流的上游與2個外海的邊界。通過了解與掌握河流的具體流量與COD的過程，實現(xiàn)管控入海河流的上游邊界的目的。對于水質模型的COD初始值設置為C0，并將相應各個河流6月的測定具體平均值取值55-82mg/L。管控河流速度與潮位的過程主要根據(jù)2個外海邊界的水動力進行水位與流速條件的合理設置，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設置相關的污染物，設置模型初始COD是1.2mg/L， 針對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）科學設置有關參數(shù)信息

對于時間步長變化范圍的計算而言，科學設定成0.002-2.5s。通過依據(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；通過將水質模型率作為依據(jù)，確定擴散系數(shù)D和COD處于20℃時候的降解系數(shù)K10與COD的Arrhenius的溫度系數(shù)θCOD ，依次設定取值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)律模擬結果的科學分析

進行秦皇島入海河流相關污染物的分布情況分析的時候，以石河作為典型，分析其動力與污染物的分布規(guī)律。其中，處于石河的入海口N1與S1位置的相關流速、水位以及COD情況詳情見下圖

從上圖可知，河流的流淌方向由上游到下游為正，而對于南北的入?？谙鄳乃凰a生的變化十分相似，幾乎沒有差別，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斷面地理環(huán)境、分流比以及納潮量等方面因素的干擾。實際上，在COD的過程曲線當中，不難獲知，從整體而言，對于南北入?？谖恢锰幍腃OD來說，其所形成的變化主要河流的速度產生的變化緊密相關，在河流的方向朝著入海口的情況下，此時的南北入?？谖恢锰幍腃OD 和河流的速度數(shù)值存在著正比的關聯(lián)性，即當河流的速度變快的時候，相應的COD會隨之變大，而流速卻下降，由此可見，處于單位時間中的河流COD的入海量比較小，致使其COD也隨之減少。而對于河流的方向由入?？谖恢贸蛏嫌蔚那闆r，海水會對其南北入?？谔幍腃OD產生很大影響，不斷予以降低。

結論：

從此次論文的闡述與分析中可知，深入探究赤潮災害與海洋污染的應對和防治尤為必要，具有重要的意義。本文通過介紹秦皇島地區(qū)的概況，說明了相關數(shù)學模型的構建：一二維耦合模型的構建 、明確相關的邊界與初始條件、科學設置有關參數(shù)信息，分析了河流污染物分布規(guī)律的模擬結果。

參考文獻：

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