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EFDC模型在水动力环境影响评价中应用 　　[摘要] 运用EFDC模型在拟建的福建东山华浮码头进行模型构建，通过东山大澳渔港的3个站位实测潮位潮流数据验证模型模拟结果，表明模拟结果可信；进一步模拟福建东山华浮码头建设前后，码头所在海域及周边海域的潮流流向和流速的变化情况，模拟结果显示，福建东山华浮码头的建设对所在海域水动力环境的影响较小，也体现了该模型对东山湾海域的适用性。 　　[关键词] 福建东山华浮码头 EFDC 水动力 模拟 　　 　　福建东山湾海洋环境自然资源非常丰富，地理位置优越，是天然的旅游胜地。但是，随着经济不断发展，越来越多的码头出现在东山湾海岸，改变了东山湾海岸的岸线分布情况，对航道的正常通行产生了影响，也改变了局部的冲淤环境，造成局部水域泥沙淤积严重，失去原使用功能。因此，通过模型对码头建设前后水动力环境的模拟，可以较好地掌握工程建设前后水动力环境可能产生的变化，从而采取相应的措施，从海洋环境保护角度对工程可行性做出明确结论，为管理部门决策、建设单位海洋环境管理提供科学依据。 　　1 研究区域概况 　　东山县是福建省第二大岛，位于厦、漳、泉闽南三角经济区的南端，东濒台湾海峡，西临诏安湾与诏安一水之隔；康美镇地处东山县东北部，东接铜陵镇，西连樟塘镇，地理位置优越。 　　拟建东山华浮码头位于东山县康美镇城?村东北侧，地处东山港区城?作业区，其地理坐标为东经117°30′、北纬23°44′。东北向与厦门经济特区毗邻，南与广东省汕头市接壤，东濒台湾海峡，与台湾省隔海相望；水路离厦门77海里、距汕头73海里、距广州332海里，陆路距东山县城约10km，距漳州市约160km，规划的厦深铁路东山铁路支线的终点站紧邻港区，水陆交通十分方便。具体地理位置见图1。 　　2 模型简介 　　环境流体动力学模型，简称EFDC模型(Environmental Fluid Dynamics Computer Code)是由美国Virginia海洋研究所的Hamrick等根据多个数学模型集成开发研制的综合模型，现在是美国环保署(EPA)推荐使用的模型。该模型是一个多任务、高集成的环境流体动力学模块式计算程序包，用于模拟水系统一维、二维和三维流场、物质输送（包括温、盐、非粘性和粘性泥沙的输送）、生态过程及淡水入流。其模拟 　　 　　图1 拟建东山华浮码头地理位置图 　　范围为：河口、河流、湖泊、水库、湿地以及自近岸到陆架的海域。可以同时考虑风、浪、潮、径流的影响，并可同步布设水工建筑物。该模型到目前为止已经用于几十个海域的相关计算，得到广泛的应用[1-10]，被誉为21世纪最有发展前途的环境流体动力学模型。采用该数学模型对本工程海域潮流场进行模拟计算，计算中采用水平方向上的变笛卡尔正交坐标与垂直方向上的Sigma坐标相结合以及三维数学模型二维化的方法。 　　动力学方程是基于三维水动力学方程组，在水平方向上采用曲线正交坐标变化和在垂直方向上采用Sigma坐标变换得到的，经过两种变换后的流体动力学方程组分别为： 　　式(1)～(6)中u和v分别为坐标x和y方向上的水平速度分量；mx和my为水平坐标变换因子；经坐标变换后垂直方向z方向的速度w与坐标变换前的垂直速度w*间的关系为： 　　H = h＋δ为总水深；p为压力；动量方程(1)和(2)中，f为Coriolis系数，Av为垂直紊动粘性系数；Qu和Qv为动量源汇项；QS和QT为温盐源汇项；ρ为海水密度；S为海水盐度；T为海水温度；b为浮力；连续方程(4)是在区间(0，1)对z积分并用垂直边界条件当z = (0，1)时，w = 0，运动边界条件和方程(7)以得到深度积分连续方程(5)。 　　给出垂向紊动和扩散系数，方程(1)～(8)则给出了一个求解变量u，v，w，p，S，T和ζ的封闭的系统。紊动粘性和扩散系数采用的是Mellor和Yamada(1982)模型，模型相关的参数由下式确定： 　　以上各式中，q为紊动强度，l为紊动长度，Rq为Richardson数，фv和фb是稳定函数，以分别确定稳定和非稳定垂向密度分层环境的垂直混合或输送的增减。 　　紊动强度和混合长度由下列方程确定： 　　式中B1、E1、E2和E3均为经验常数；Qq和Ql为附加源汇项；例如子网格水平扩散；垂直耗散系数Aq一般取与垂直紊动粘性系数Av相等；上述式中m = mxmy。 　　式(1)～(8)与Mellor和Yamada(1982)紊动模型(10)～(13)一起及适当的初边值条件给出了一个求解u，v，w，p，S，T，ρ和ζ的封闭的系统。 　　动力学方程采用有限体积法和有限差分结合的方法来求解，水平方向采用交错网格离散。数值解分为沿水深积分长波重力波的外模式和与垂直流结构相联系的内模