珠江口水环境问题和水质模拟

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1、第二届广州地区高校环境科学学术研讨会珠江口水环境问题和水质模拟林卫强李适宇中山大学环境科学研究所研究经费1999年―2000年八六三计划子课题863/818-09-01-05研究内容：珠江河口三维水质数学模型研究[1]三维单一水质数学模型的开发[2]三维磷限制准生态模型的开发[3]三维水动力生态模型的开发2001年―2003年广东省百项工程研究开发计划子课题研究内容：珠江口水质模型的开发及应用[1]一、三维水动力-水质模型的联合模拟[2]三维水动力生态模型的完善及应用[3]三维溢油模型的开发及应用子课题负责人：李适宇教授珠江口概况珠江口位于北回归线以南，面临

2、热带海洋南海，地处南亚热带，属南亚热带海洋性季风气候区，是中国著名的三大河口之一。西江、北江、东江的径流进入珠江三角洲网河区后经由虎门、蕉门、洪奇门、横门、磨刀门、鸡啼门、虎跳门和崖门八大口门分流进入珠江口海域。珠江口海域面积广阔，随着涨、落潮运动水质变化明显，加之珠江口及其邻近海域散布有众多岛屿，构成世界上独具特色的生态环境。珠江口水热条件好，自然资源丰富，历史文化源远流长。珠江口沿岸城市人口集中，经济发达，湾口两翼毗连港澳地区，地理位置十分重要。研究背景珠江口海域已成为华南沿岸海域的第一号严重污染区，在全国仅次于渤海。海域的环境污染和生态破坏势必制约广东

3、和港澳地区海洋经济的发展，环境整治刻不容缓。要阻止和逆转河口生态环境的恶化首先要掌握珠江口污染物迁移转化的机制，系统地从河口动力、生物地球化学循环和生态学等方面综合研究和认识河口问题。一种行之有效的方式就是利用数学模型进行模拟研究。数值模拟具有成本小，操作简单，耗时短等特点，能够满足多方面的需求，可为珠江口环境整治提供技术支持。珠江口海水环境质量珠江口水环境问题污染物质：有机物、无机氮、磷酸盐、油类、重金属和悬浮物等。污染特点：海域整体污染严重；有机物和营养盐的含量严重超标；底层海水季节性缺氧；赤潮灾害频繁

4、发生；石油污染和溢油事故后果严重。发展趋势：近年工业废水直接排海量比以往有所减少，但生活污水和海上污染物排放量却有增加趋势；随着沿海经济的发展，污染物排海量近期内不会有明显的减少，特别是新的难降解有机污染物入海量将呈增加趋势。海域整体污染严重2001年结束的“中日珠江口海域环境监测治理计划调查”显示，珠江口已成为仅次于渤海湾的全国第二个重点污染海域，珠江海域劣四类水质范围达1800平方公里。有机物和营养盐的含量严重超标1985-1991年的海洋污染监测网监测资料表明，珠江水质以氮、磷、石油污染为主，无机氮、磷酸盐、石油类的平均值已超过或接近一类海水标准，部分

5、监测站位的无机氮甚至已经超过三类标准。黄良民先生（1997）指出：珠江口受到有机物和营养盐的严重污染，伶仃洋的N、P和石油类已经超过二类海水标准。1999年7月和2000年1月香港科技大学利用海监74在珠江口进行海洋监测的结果表明，珠江口有机污染非常严重，氮、磷含量高，水体区域性富营养化程度高。底层海水季节性缺氧底层海水季节性缺氧底层海水季节性缺氧赤潮灾害频繁发生珠江口及其邻近海域是赤潮的多发区之一，近年来珠江口海域赤潮发生有明显上升的趋势。1981年~1992年的12年间，珠江口（不包括香港海域）有记载的赤潮达到53次。香港海域19

6、75-1984年间共发生了84次赤潮。1980-1991年间发生赤潮致死鱼类事件12次，造成养殖鱼类死亡246吨，直接经济损失1260万港元。1998年3月下旬至4月中旬粤港海域发生了持续半个多月的密氏裸甲藻赤潮，使粤港两地养殖业损失达3.5亿元之多。2000年8月17日，深圳坝光至惠阳澳头海域发生赤潮，面积约20km2，导致东升网箱养殖区养殖的卵形鲳参、美国红鱼、红鳍笛鲷、师鱼等大批死亡。石油污染和溢油事故后果严重珠江口污染物的来源河口淡水径流沿岸工农渔业生产直接排污沿岸面源污染大气沉降其中：80%以上的有机物、无机氮和磷酸盐来自河口淡水径流。珠江口水质模

7、拟目的：通过数值模拟的方法再现发生在四维时空尺度的水质状况连续变化的过程，再现珠江口复杂动力过程中污染物的迁移、扩散和转化规律，反映水域的污染变化状况，预测水质发展趋势，为环境综合整治提供主要的理论基础。内容：针对珠江口环境污染的特点，建立多功能水质数学模型，准确模拟污染物的四维时空分布规律，实现对富营养化效应、溢油漂移和归宿的准确后报和预报。模型开发：(1)三维单一水质数学模型；(2)三维磷限制准生态模型；(3)三维水动力生态模型；(4)三维溢油模型。三维单一水质数学模型三维磷限制准生态模型磷是珠江口浮游植物初级生产的限制因子：根据浮游植物生产Stumn公

8、式，无论是淡水生态系统还是海水生态系统，浮游植物按照