海南南渡江下游二维水动力及水生态数值模拟

作     者：许栋 王迪 及春宁 聂红涛 符传君 李龙兵 XU Dong;WANG Di;JI Chunning;NIE Hongtao;FU Chuanjun;LI Longbing

作者机构：天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津大学海洋学院天津300072 海南省水文水资源勘测局海南海口570203 

出 版 物：《环境科学研究》 (Research of Environmental Sciences)

年 卷 期：2017年第30卷第2期

页      面：214-223页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金创新研究群体项目(51621092) 国家自然科学基金项目(51579175) NSFC-广东联合基金(第二期)超级计算科学应用研究专项资助(2015295) 

主　　题：水动力 水生态模拟 浮游植物 浮游动物 南渡江下游 

摘      要：为了模拟河流水生态系统演变,探讨热带河流浮游植物和浮游动物生物量在流量影响下的沿程变化规律,在求解河流二维浅水方程的基础上,考虑浮游动物、浮游植物、悬浮碎屑、无机氮、无机磷等输运和演变子模型以及各子模型间的耦合作用机制,构建水生态动力数学模型,并将该模型应用于我国热带河流——海南南渡江下游龙塘坝至入海口段(长约28 km).数学模型采用ADI-QUICK格式差分方法对水动力学方程和对流扩散方程进行离散求解,进而驱动各类生物变量输运和演化.通过对河流水面线高程、营养盐含量、浮游生物生物量模拟值与实测值加以对比进行验证.实证结果表明,在生态参数合理率定前提下,忽略河流流量的时间变化,采用丰水期、平水期和枯水期工况下的代表流量加以概化,数值模拟仍能获得局部河段浮游生物生物量模拟值与实测值整体相符合的结果.浮游植物和浮游动物生物量均沿水流方向逐渐降低,但随流量的增大整体上呈降低趋势,丰水期上游浮游生物生物量为下游的1.6倍,枯水期达到9.3倍.受海水入侵、沿程污染排放等因素的影响,枯水期浮游生物生物量模拟值与实测值的偏差远大于丰水期.枯水期河道浮游植物和浮游动物生物量模拟值的最大值分别为77.71和38.56 mmol/m^3(均以C计),约为丰水期的3.8倍,说明枯水期水质富营养化风险远高于丰水期.