秦皇岛河流

秦皇岛河流

旅游行业的不断发展受益于得天独厚的自然环境条件，作为滨海城市，秦皇岛虽然风景优美，但常会受到海域赤潮的影响，对水产资源造成破坏，导致自然海域生态失衡，注重河流-海岸水动力问题的解决，谨防污染物扩散十分关键。本文通过介绍秦皇岛地区的概况，说明了相关数学模型的构建，分析了河流污染物分布规律的模拟结果。此研究以分析秦皇岛河流-海岸水动力与水质耦合模拟结果为目的，从而确保海洋生态环境与经济增长的和谐共存发展。

标签：秦皇岛区域；水动力；一二维耦合模型

众所周知，作为滨海城市的秦皇岛，其旅游业较为发达，依靠重要的区域位置和多样化的海产资源，极大地促进了经济的发展。不过伴随着海洋污染程度的加剧，在秦皇岛海域当中出现了很多污染物，对自然生态环境产生了极大的破坏，尤其赤潮灾害的不断增多，严控污染物排放量，做好赤潮灾害与海洋污染的应对和防治尤为必要，具有重要的意义。

一、秦皇岛地区概况介绍

对于秦皇岛这座滨海城市而言，其位置在我国河北省的东北区域，和周围的辽宁、承德、唐山等城市紧密相连。秦皇岛处于中纬度的区域，拥有着十分明显的大陆季风性气候，主要表现为半湿润的气温情况。由于遭遇到东部沿海地区的强烈的季风环流作用的影响，促使该地区一年四季非常鲜明，天气温度差异很大，其中年降水量出现了多变的情况。对于居住在秦皇岛市的民众而言，可以显著的感受到当地夏暖冬寒的天气特点，其年平均的日照时间达到了2800-2900h，而年平均气候温度为11.6-12.4℃。实际上，秦皇岛市的年平均降水量大约为660-760mm，大部分集中于三个月份，即7月、8月以及9月份，已经占据了全年的大概75%-85%，而年平均蒸发量则为1552.8mm。

二、构建相关的数学模型

（一）一二维耦合模型的构建

通过运用MIKE FLOOD，达到构建一维模型与二维模型的动态化耦合模型系统的目的。在对此种耦合方式的有效运用之后，通过借助计算模型的作用，对水环境情况予以模拟拓展分析，凸显出不同模块的功能，达到相互补充效果。此研究分析时，借助MIKE FLOOD相应的标准链接，促使一二维耦合模型的构建，并实现对秦皇岛河流-海岸线动力与污染物扩散整个过程的系统化模拟。

计算相关污染物的扩散模型时，其中MIKE11与MIKE21之间的水流方向决定了处于连接位置的污染物浓度情况。在出现水流由MIKE1向MIKE21流淌的情况， 可以将污染物视为MIKE21的源予以准确输入：

（二）明确相关的边界与初始条件

构建秦皇岛河流-海岸的一二维耦合水动力模型的过程中，存在着8个入海河流的上游与2个外海的边界。通过了解与掌握河流的具体流量与COD的过程，实现管控入海河流的上游边界的目的。对于水质模型的COD初始值设置为C0，并将相应各个河流6月的测定具体平均值取值55-82mg/L。管控河流速度与潮位的过程主要根据2个外海边界的水动力进行水位与流速条件的合理设置，并有效参考渤海的潮流模型情况。依靠污染物的浓度情況科学设置相关的污染物，设置模型初始COD是1.2mg/L， 针对SE与SW的边界COD则取值1.1mg/L，而NE的边界 COD取值1.2mg/L。

（三）科学设置有关参数信息

对于时间步长变化范围的计算而言，科学设定成0.002-2.5s。通过依据河流底床泥沙的粒径与水深情况，明确河道中的曼宁系数为n，取值为0.01-0.04s/m1/3；通过将水质模型率作为依据，确定扩散系数D和COD处于20℃时候的降解系数K10与COD的Arrhenius的温度系数θCOD ，依次设定取值8-100 m2/s， 0.04-0.5d–1以及1.01。利用海域底床泥沙深度与中值粒径情况，明确海域中的曼宁系数S， 并取平均值为75 m1/3/s。此外，依靠污染物的扩散模型率明确Dh，取固定值为110 m2/s。而K10是0.002-0.0374d–1，根据模型率明确θCOD取值1.01。

三、河流污染物分布规律模拟结果的科学分析

进行秦皇岛入海河流相关污染物的分布情况分析的时候，以石河作为典型，分析其动力与污染物的分布规律。其中，处于石河的入海口N1与S1位置的相关流速、水位以及COD情况详情见下图

从上图可知，河流的流淌方向由上游到下游为正，而对于南北的入海口相应的水位所产生的变化十分相似，几乎没有差别，但是河流的速度变化的差异很大，究其原因在于遭受到位于南北的入海口处的相关断面地理环境、分流比以及纳潮量等方面因素的干扰。实际上，在COD的过程曲线当中，不难获知，从整体而言，对于南北入海口位置处的COD来说，其所形成的变化主要河流的速度产生的变化紧密相关，在河流的方向朝着入海口的情况下，此时的南北入海口位置处的COD 和河流的速度数值存在着正比的关联性，即当河流的速度变快的时候，相应的COD会随之变大，而流速却下降，由此可见，处于单位时间中的河流COD的入海量比较小，致使其COD也随之减少。而对于河流的方向由入海口位置朝向上游的情况，海水会对其南北入海口处的COD产生很大影响，不断予以降低。

结论：

从此次论文的阐述与分析中可知，深入探究赤潮灾害与海洋污染的应对和防治尤为必要，具有重要的意义。本文通过介绍秦皇岛地区的概况，说明了相关数学模型的构建：一二维耦合模型的构建 、明确相关的边界与初始条件、科学设

置有关参数信息，分析了河流污染物分布规律的模拟结果。

参考文献：

[1]顾杰，胡成飞，李正尧，等.秦皇岛河流-海岸水动力和水质耦合模拟分析[J].海洋科学，2017，41（2）：10-16.

[2]曾志强，杨明祥，雷晓辉，等.流域河流系统水文-水动力耦合模型研究综述[J]. 中国农村水利水电，2017，28（9）：72-76.