[发明专利]基于生态系统动力学综合模型对海湾环境容量的估算方法

说明书

本发明公开了一种基于生态系统动力学综合模型对海湾环境容量的估算方法。本发明包括首先采集、收集数据、选定环境容量控制示范点，设置海湾环境容量对应的海洋环境水质标准，以及准备数据、模拟海湾潮流和海水水位、使用海洋生态模型来模拟海湾COD排放分布、通过水动力学模型模拟排放COD的扩散及消亡过程以及最后构建COD海域水质响应场，计算海湾最大允许COD环境容量。本发明顾及海底地形及潮流水动力特征下耦合上COD排放的情况，进行模拟海湾的环境容量。本方法考虑到海湾地形的特殊性以及潮落、潮涨的变化，并根据具体海湾环境监管的需要设定控制阈值进行耦合模拟，该方法更便于应用海湾环境监管及操作。

技术领域

本发明涉及一种基于生态系统动力学综合模型估算海湾环境容量的方法。

背景技术

伴随着生态环境受到人类活动和环境污染的胁迫越来越大，近年来生态系统健康研究得到了越来越多研究人员的关注，已成为生态和环境领域研究的热点之一。生态系统为人类提供了自然资源和生存环境等方面的多种服务，维系地球生命的存在。保证生态系统的健康是人类持续地获得多种服务的前提，也是人类关注生态系统健康的原因之一。

我国自北向南有绵长的海岸线，近海海域资源丰富，但是近年来，由于人类活动对近海海域环境的影响日益严重，实时监测近海海域的生态环境并做出健康评估具有重要意义。而对海洋环境容量的估算在其中是重中之重。

当前针对海洋环境容量估算，有多种估算方法：例如2006年余静等采用线性迭加法对宁波—舟山海域入海污染物的环境容量研究；采用均匀混合法通过海湾潮汐作用造成的环境容量预测模型来估算；采用浓度场分担法来计算出海湾各排污口水污染物的最大允许排污量，以此作为海湾可以利用的环境容量。而这些估算方法大都通过潮汐风场等数值模型来模拟估算。但是由于某些具有特定海底地形地貌例如浅海(水深较低)和海湾型海域所导致的波浪、风场的特殊性，如果继续沿用上述估算方法，最终难以得到相适应的估算结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于生态系统动力学综合模型对海湾环境容量的估算方法，顾及特定海湾的海底地形及潮流水动力特征下，构建一种生态系统动力学综合模型模拟海湾的环境容量。

为达到上述目的，本发明采取的具体技术方案为：

一种基于生态系统动力学综合模型对海湾环境容量的估算方法，该方法包括以下步骤：

(1)首先采集、收集数据、选定环境容量控制示范点，设置海湾环境容量对应的海洋环境水质标准，以及准备数据：海湾潮流流速流向、海湾COD排放浓度序列数据、海湾COD年排放量；

(2)考虑海湾海域复杂的海底地形和边界，使用单元格为中心的有限体积法及动力学扩散方程、海水-底质交换动力学方程模拟海湾潮流和海水水位；

(3)使用海湾COD排放浓度序列数据，分析海湾COD分布情况；使用海洋生态模型来模拟海湾COD排放分布，估算COD污染源响应场；

(4)利用海洋生态模型耦合海水动力学模型，通过水动力学模型模拟排放COD的扩散及消亡过程，使用其中，c为COD浓度，u、v和w是流速分量，Dx、Dy和D为扩散/消散色散系数，Sc为输入的源，Pc是过程项，质量传输方程模拟排放COD浓度的分布；

(5)最后构建COD海域水质响应场，计算海湾最大允许COD环境容量。

本发明的有益效果：本发明基于生态系统动力学综合模型针对海湾环境容量提供一种高精度的估算方法，在顾及海底地形及潮流水动力特征下耦合上COD排放的情况，进行模拟海湾的环境容量。本方法考虑到海湾地形的特殊性以及潮落、潮涨的变化，并根据具体海湾环境监管的需要设定控制阈值进行耦合模拟，该方法更便于应用海湾环境监管及操作，弥补了现有技术的不足。

附图说明

图1为实施例中观测与模拟水位比较结果图。