一、潮滩的处理
前述的数值求解过程只适用于计算区域中单元和节点完全淹没完全是湿的情况，但是在天然海湾处往往存在大片的潮滩和沙脊，它们随着水位的涨落时而淹没时而露出，相应的水域面积也随之增大或减小，水边线的变化幅度比较大。在进行非恒定浅水模拟时，由于水位的变化使得计算域也在不断的改变，导致计算不能按照上述过程顺利进行，必须引入动边界的处理方法。本文采用限制水深法处理动边界问题，先定义限制水深limith1=0.01，limith2=0.05，根据此限制水深将计算域内的所有控制体单元分为干网格单元（网格水深<limith1），湿网格单元（网格水深>limith2），半干网格单元（limith1<网格水深<limith2）三种类型，分不用工况将偏微分方程组进行转化求解。
二、青堆子湾海域潮流场及营养盐输运模拟分析
青堆子湾位于辽东半岛黄海北部庄河市境内，东为南尖半岛，西为黑岛半岛所环抱，全湾总面积156.8km2，注入该海湾的河流主要有湖里河和英那河，河流挟带大量泥沙入湾，从而使滩涂不断向湾口淤涨延伸，每年淤涨约百米，导致青堆子湾出现干滩面积达130km2，占总面积的83%，湾内大于零米水深水域面积26.8km2，岩礁面积1.8km2，湾口水深2.3m。海底地形坡度为0.05~0.1%。由于全湾水域清洁，水质较佳，营养盐丰富，适宜养殖。湾内主要为农渔、盐渔、植苇等产业，滨海低地修筑港池养殖对虾、海参等。因此凭借得天独厚的自然条件，青堆子湾成为黄海北部唯一的以水产养殖为主要产业的海湾。周边重点排污的除了河流还有青堆子湾入海口和鞍子山潮沟等的重点养殖区排污口。本文以非恒定流潮流场的模拟结果为背景，以半交换时间为指标计算了青堆子湾的水体交换能力，建立了青堆子湾海域营养盐分布的对流扩散模型，对仅考虑四个重点排污口情况下，对海域环境的影响进行了数值模拟，表1和表2分别给出了测站的位置和排污口排污量的大小。初始条件：水动力模型初始条件：初始水位、初始流速均为零；水体交换模型初始条件：COD，DIN湾内的初始浓度设为1，湾外设为零；水质输运模型初始条件：COD，DIN的初始浓度取为零。边界条件：水动力模型边界条件：水面边界：通过风引起的剪应力来描述为：计算了水体的半交换时间来分析青堆子湾的水交换规律，可见整个湾平均水体半交换时间为6.5d，水体交换能力在湾的不同区域存在差别，湾口开放活跃区水交换能力最强，最强处仅为0.6d；湾中央较强，从中部到湾顶的极浅水区半交换时间逐渐加长，湾顶呆滞区最弱。另外，青堆子湾口宽度相对于湾内纵伸来说并不狭窄，也能说明该湾水动力输运条件良好，与前述的水体交换能力模拟结果一致。青堆子湾湾浅水阔，而且湾顶有大面积潮滩，水流较缓，导致污染物大部分在排污口附近的湾顶处富积，在本计算海域条件下，污染物的扩散经过11d后其浓度分布达到稳定状态，取第22个潮周期的浓度场输出作为模拟预测浓度场，限于篇幅，给出两个典型时刻的浓度场分布状况。综合分析可知超一、二类海水水质标准（水质标准GB3097-1997）[8]的最大包络图面积为1.22km2，等效半径为623m。同时根据无机氮及化学耗氧量的浓度场模拟结果亦可知，即使排污口附近的水质也未超过三类海水水质标准，不会对海洋水产养殖环境造成严重影响，可见本文数值模拟方法可为海洋水产环境保护提供基础方法，可为海域环境整治提供定量化的数据支持。
三、结论
通过本文模拟方法预测出的实时浓度场，可以根据水质标准比较出不同区域的对应要素是否超标，为做好水产品的提前抗病及转移保护奠定基础。此模型也能为作者今后建立与水动力学模型相耦合的考虑多因素影响的非保守型水质模型奠定了良好的技术基础，为确定海湾沿岸不同陆源污染源的最大允许排污量、分析海湾海洋环境与生态质量、提供数据支持，为保护海洋水产环境、维持渔民生计、增长国民经济起到很大的推动作用。
作者：王昆 冷传慧 王年斌 李爱 宋永刚 单位：辽宁省海洋水产科学研究院 辽宁省海洋环境监测总站 辽宁省海洋渔业环境监督监测站
