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基于水动力条件下象山港电厂温排水热污染对浮游植物影响研究

作　者: 赵瀛
导　师: 张惠荣; 杨红
学　校: 上海海洋大学
专　业: 环境科学
关键词: 象山港电厂温排水热污染水动力琼氏圆筛藻生物量
分类号: X50
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来，随着国民经济的持续发展，人们对电力的需求急剧上升，沿海电力能源进一步紧张。为了充分满足电厂对冷却水的大量需求，越来越多的大型滨海热(核)电厂逐渐建成并投产发电，以充分利用海水资源作为电厂冷却水。在电厂运行的过程中，冷却水携带的废热排入周围海域，形成温排水。温排水具有水量大、热量大的特点。温排水从排水口排出后随海水扩散至周围，其热污染的影响范围最为广泛。有研究表明，一般情况下温排水温度比海域海水环境温度高7℃~10℃。尤其在夏季海水自然水温最高，加之温排水造成滨海电厂周围海域水温异常升高，环境水温远高出海洋生物适宜生存的温度，致使许多海洋生物死亡。浮游植物活动能力最弱，又位于食物链的最底层，浮游动物、底栖生物等的饵料受到影响势必造成的这些生物的生长和繁殖。目前，滨海电厂温排水排放导致的生态环境影响问题已日益受到关注，但现有的定性研究尚不足以支撑对滨海电厂温排水的监视和监管。因此，定量地分析滨海电厂温排水热污染对浮游植物的影响，为温排水生态补偿提供数据支撑，为有关部门对滨海电厂考察和管理提供理论依据，具有十分重要的意义。考虑温排水的扩散受到水动力条件的影响，运用水动力数值计算以及海上围隔实验的方法，结合海水水动力条件，定量地研究温排水温升分布特征及其对周围海域浮游植物的影响。具体研究内容和结论包括：（1）以象山港国华宁海电厂为例，分析得出电厂建成前附近海域本底水温分布较为均匀，研究海区内水温跨度不大，并无局部水温过高的现象。表层平均水温基本维持在30.0~31.0℃之间，底层平均水温基本维持在29.0~30.4℃之间；整体呈现港内水温高于港外，沿岸的水温高于离岸的趋势。（2）采用FVCOM三维水动力模型，在一定工况条件下，对电厂附近海域温排水温升分布进行分析，确定2011年夏季大小潮、涨落潮时期的温排水温升包络线分布，估算不同温升梯度温排水的扩散面积。得到温排水分布特征表现为：涨潮时趋向于向港内扩散，落潮时趋向于向港外扩散。同一位置表层温升普遍高于底层，表层温排水扩散总面积大于底层。表层温排水扩散范围主要分布在1.5℃温升包络线内，底层主要分布在1℃温升包络线内。表、底层0.8~1℃温升包络线面积较接近，1℃以上温升水域面积底层均小于表层，2℃以上强温升温排水主要分布于表层。（3）运用SPSS19.0统计分析软件，分析2011年夏季在象山港海域进行的为期7天的海上围隔实验数据，定量地分析温排水温升影响因子与琼氏圆筛藻的生物量的响应关系：温升0.2~0.8℃，温升促进琼氏圆筛藻的增长和繁殖；温升0.8~2℃，温升抑制琼氏圆筛藻的增长和繁殖。水温升高1.0℃、1.5℃及2.0℃时，琼氏圆筛藻的生物量分别减少6.38%、17.95%和26.17%。推算2℃以上强温升与生物量的关系，估算得到水温升高3℃、4℃及以上，生物量减少37.73%和57.51%。（4）结合水动力条件，分析数值计算结果，估算夏季象山港电厂附近海域的影响体积，并结合海上围隔实验数据统计分析结果，估算夏季象山港电厂温排水0.8℃、1℃、1.5℃、2℃及以上幅度温升区域分别造成琼氏圆筛藻生物量7301.886亿cells、21206.280亿cells、2360.593亿cells、4638.480亿cells的损失量，总计35507.237亿cells。为管理部门对滨海电厂温排水管理和控制以及生态补偿研究提供依据。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章引言  11-22
  1.1 研究目的及意义  11-13
  1.2 国内外研究现状  13-19
    1.2.1 温排水定义及排放标准  13-14
    1.2.2 温排水水动力模型研究进展  14-15
    1.2.3 温排水对水生生态环境影响研究进展  15-18
    1.2.4 统计方法研究现状  18-19
  1.3 研究内容和技术路线  19-20
    1.3.1 研究内容  19-20
    1.3.2 技术路线  20
  1.4 本文创新点  20-22
第二章象山港电厂附近海域本底环境状况及历史资料分析  22-29
  2.1 象山港海域地理形势、气象及水文特征  22-24
    2.1.1 地理形势  22-23
    2.1.2 气象  23
    2.1.3 流域径流  23
    2.1.4 潮汐潮流  23-24
    2.1.5 余流特征  24
  2.2 象山港宁海国华电厂概况  24-25
    2.2.1 电厂地理位置  24-25
    2.2.2 电厂的建成与运行  25
  2.3 国华电厂建成前象山港海域本底水温分布特征  25-28
    2.3.1 夏季的水温的水平分布特征及变化趋势  25-26
    2.3.2 冬季的水温的水平分布特征及变化趋势  26-28
  2.4 小结  28-29
第三章象山港电厂温排水数值模拟  29-49
  3.1 材料和方法  29-34
    3.1.1 FVCOM 模型简介  29
    3.1.2 模式控制方程  29-31
    3.1.3 模式的数值方法  31
    3.1.4 象山港海域计算网格及模式设置  31-34
  3.2 结果与分析  34-47
    3.2.1 模型验证结果  34-37
    3.2.2 模拟结果及分析  37-41
    3.2.3 象山港电厂温升包络线范围及其影响面积估算  41-47
  3.3 小结  47-49
第四章象山港电厂周围水域环境对浮游植物影响统计分析——以海上围隔实验为例  49-58
  4.1 材料和方法  49-51
    4.1.1 海上围隔实验的设计  49-50
    4.1.2 样品采集和收集  50
    4.1.3 监测项目和方法  50-51
    4.1.4 统计分析方法  51
  4.2 结果与分析  51-57
    4.2.1 样本检验  51
    4.2.2 生物量与水质要素相关性分析  51-53
    4.2.3 线性回归分析  53-54
    4.2.4 曲线拟合及统计模型的建立  54-57
  4.3 小结  57-58
第五章象山港电厂温排水热污染对浮游植物影响综合分析  58-63
  5.1 材料和方法  58-59
    5.1.1 真光层深度的估算  58-59
  5.2 结果与分析  59-61
    5.2.1 电厂温排水扩散体积估算  59-60
    5.2.2 象山港电厂周围海域温排水热污染对浮游植物影响  60-61
  5.3 小结  61-63
第六章结论与展望  63-65
  6.1 结论  63-64
  6.2 展望  64-65
参考文献  65-70
致谢  70

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