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人类对海洋的开发与利用越来越重视,海洋为人类提供了许多生存的必要资源。其中沿海滩涂资源尤为重要,在滩涂和近岸海域开展围填海工程建设一直是沿海地区缓解用地紧张、拓展发展空间的主要方式。人类在海洋资源开发利用的同时,不可避免会对海洋环境造成负面影响。围填海常对原有岸线进行截弯取直,使海岸线长度变短,改变了沿岸的部分地形,改变了区域的潮流运动特性,引起污染物迁移规律的变化,围填海工程占用了大面的水体,减少了纳潮量,降低了海水净化污染物的能力。围填海、养殖活动、港口建设、交通运输等高强度的开发活动,给近岸海域带来了环境压力,同时近海是受陆域排放污染物最大的区域,各种工业废水及生活污水大量排入近海水体,使近海区域的水体环境质量呈现恶化的趋势。海洋具有强大的自净能力,能够容纳大量污染物,在不会造成海洋环境不可承受的影响的前提下,海洋能够容纳的污染物量即为海洋环境容量。海洋环境容量是有限的,当排放的污染物总量超出了海洋环境容量能够承受的上限值,海洋环境与海洋功能将遭到破坏,甚至难以恢复。科学合理地确定海洋环境容量成为当前海洋环境研究的热点。本文结合开敞型海湾的特点,立足于实际,通过搜集实测的地形和水文数据,污染调查,分析官方发布的水质数据以及海水养殖数据。结合Delft 3D软件的数值模拟,研究分析了海州湾的潮流动力特征、海域水环境现状及分布特征、河口水质环境现状和污染物排放条件。建立潮流水动力模型和水质扩散模型,根据实测水文资料进行模型验证,并确定了响应系数与分担率。运用箱式模型法与分担率法来分别计算出了大范围的海州湾海域的海洋环境容量和小范围的海州湾近岸河口区的海洋环境容量,分析了变化机理与特征。研究结果表明:(1)海州湾海域2016年比2006年平均水深增加4.6cm;研究区2016年比2006年海域面积减少34.93 km2;研究区的海水体积2016年比2006年减少0.31725 km2。海州湾水体交换量由2006年的59.1825亿m3/天减少为2016年的55.575亿m/天,减少了 3.6075亿m3/天。海州湾湾内COD浓度2006年为1.39 mg/l,2016 年增加为 1.63 mg/l;湾外 COD 浓度 2006 年为 1.205 mg/l,2016年为 1.4 mg/l。(2)2016年海州湾海域COD环境容量比2006年总计减少2765.0吨。其中静态剩余环境容量大幅减少,减少2948.44吨,占减少总量的106.63%;动态环境容量略有增加,增加值为183.35吨,占减少总量的-6.63%。(3)2006-2016年围填海引起的地形变化和水环境质量的变化使海州湾海域COD环境总容量减少,影响率为0.198:0.802。其中,地形和水环境对静态剩余环境容量的影响率为0.16:0.84;对动态环境容量的影响率为-0.408:1.408。湾内水环境质量下降对环境容量的减少作用相对较大,对海域环境总容量的影响是围填海影响的4.05倍,其中湾内水质恶化对静态剩余环境容量的影响是围填海的5.25倍,湾内外水质差值增加将造成动态环境容量的增加,而围填海造成的净纳潮量减少导致动态环境容量减少,两者影响率绝对值为3.45倍。(4)海州湾近岸河口区5个入海河口 2006年实际排放总量为102.353吨/天,2016年为76.590吨/天;2006年理论环境容量为114.571吨/天,2016年为81.410吨/天;2006年剩余环境容量为12.218吨/天,2016年下降为4.82吨/天。(5)海州湾近岸河口区2006-2016年地形和入海排污量变化使近岸河口区COD环境总容量减少,影响率为0.363:0.637。入海排污量对环境容量变化的作用相对较大,平均为围填海影响的1.75倍。围填海对近岸河口区的影响没有呈现出明显的正相关或者负相关。主要通过近岸围填海工程叠加影响潮流动力场结构,进而影响水动力扩散输移能力,改变环境容量的大小。入海排污量对近岸河口区环境容量的影响表现为正相关。(6)海州湾2006-2016年近岸河口区COD实际排放量、理论环境容量与剩余环境容量的变化与对应关系错综复杂。实际排放量大的河口对近岸河口区理论环境容量大小起决定作用,是近岸河口区环境容量研究的重点,也是陆源入海污染物总量控制的重点区域。入海排污量减少将导致理论环境容量降低,但实际排放量与环境容量变化没有明确的正向或负向相关性。(7)海州湾近岸河口区的环境容量平均值为98吨/天,平均为3.88吨/(天*km2);海域ECD平均值为1186.56吨/天,平均为1.17吨/(天*km2)。河口区的单位面积环境容量大于海域环境容量。水文动力条件是海域和近岸河口区环境容量的基本驱动力,但海域环境容量大小主要受湾内外水质差值控制,而近岸河口区环境容量的大小受入海排污量的值、入海排污量变化的幅度和围填海工程的影响这三者叠加的影响。本研究主要创新之处是拓展了海洋环境容量研究的空间和时间边界。(1)构建了开敞型近岸海域不同时空尺度的海洋环境容量计算方法体系,并据此完成了海州湾2006-2016年的不同空间尺度的环境容量及其变化研究。分别利用箱式模型和分担率法计算了海州湾2006年与2016年海域环境容量与河口区的环境容量,并分析揭示了环境容量变化特征。(2)揭示了海域和近岸河口区不同空间尺度的海洋环境容量影响因素与机理,计算得出了各类影响因素的贡献率。对比研究了海州湾2006年和2016年不同空间尺度海洋环境容量,分析了十年间环境容量的变化特征及其影响因素,并探讨了不同影响因素的影响机制和程度,以及各影响因素的叠加累积作用,最终算出了各类影响因素的贡献率。