ICS13.020.01CCSZ17DB21Technicalspecificationforintestinalmicrobiotaanalysisandhealt遼寧省市場監督管理局發布IDB21/T3780—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起本文件的某些內容可能涉及專利，本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由遼寧省自然資源廳提出并歸口。本文件起草單位：遼寧省海洋水產科學研究院。本文件主要起草人：王昆，宋倫，艾叢芳，吳金浩，王召會，杜靜，姜恒志，邵澤偉，孔芳。本文件發布實施后，任何單位和個人如有問題和意見建議，均可以通過來電和來函等方式進行反饋，我們將及時答復并認真處理，根據實際情況依法進行評估及復審。歸口管理部門通訊地址：遼寧省自然資源廳（沈陽市皇姑區北陵大街29號聯系電話文件起草單位通訊地址：遼寧省海洋水產科學研究院（大連市沙河口區黑石礁街50號聯系電話1DB21/T3780—2023褐潮災害預警數值模擬分析技術規程本文件規定了有關褐潮災害預警數值預測分析的術語和定義、方法與技術、數值模擬結果的動態演示及分析的相關技術要求。本文件適用于遼寧省管轄海域褐潮災害預警的數值模擬與分析。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件，不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB3097海水水質標準GB11607漁業水質標準GB/T12763.2海洋調查規范第2部分：海洋水文觀測GB/T17378.4海洋監測規范第4部分：海水分析DB21/T2426DB21/T2427DB21/T2776DB21/T3033污染事故影響數值預測分析技術規程海洋褐潮監測技術規程褐潮損失評估技術規程褐潮生態風險評價技術規程3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1褐潮Browntide即“微微型浮游植物赤潮”，是由海洋中的一些微微型藻類在一定環境條件下暴發性增殖或聚集達到某一水平，引起水體變色或對海洋中其它生物產生危害的一種生態異常現象。[來源：DB21/T2427—2015，3.2]3.2褐潮災害Browntidedisaster每年的5月中下旬至7月下旬，微微型藻類暴發性增殖或聚集，當一升水體中微微型藻類的密度達到107個及以上時，所誘發的海洋生態災害。2DB21/T3780—20233.3數值預測分析Numericalpredictionanalysis采用數值模擬方法，針對特定海域假設某一事件發生后，可能對海洋環境造成的影響進行預測、評估與分析的過程。3.4水動力數值模擬Hydrodynamicnumericalsimulation將水動力學方面的實際問題抽象成滿足其物理特征的數學問題-偏微分方程組來描述，采用合適的離散方法進行求解的過程。4方法與技術4.1方法步驟針對特定海域，基于褐潮藻類豐度的檢測信息，以海域水動力數值模擬結果為背景推動力，在經過檢測驗證過的褐潮藻類集中暴發的區域或點位，以呈指數倍增長，即an=a0ean-1（其中a和n分別代表粒子個數和時間步，a0代表藻類的初始豐度）的模式釋放中性示蹤粒子，采用數值模擬的方法模擬粒子隨水動力的漂移擴散分布狀況。具體操作步驟如下：a）褐潮災害預警研究海區的確定；b）褐潮災害海域水動力狀況的數值模擬分析；c）褐潮災害藻類粒子漂移擴散模擬分析；d）數值模擬結果后處理分析。4.2褐潮災害預警研究海區的確定根據潮波的傳播趨勢確定粒子漂移擴散所能影響的最大范圍，劃定褐潮災害預警研究海區開邊界的位置和寬度。4.3監測站位的布設a）實測站位盡可能均勻地覆蓋受褐潮災害影響的海域，所獲信息能夠代表和反映海域的基本環境特征；b）重視歷史數據，考慮歷史站位的延續性；3DB21/T3780—2023c）對受褐潮災害影響和人類活動影響顯著的區域需加密布設；d）充分考慮海域本身的環境特征和問題，如水動力環境特征、地形地貌特征、水團分布、典型生態環境等；e）以盡可能少的站位來獲取盡可能多的環境信息，但一般水文監測站位不得少于3個，水質監測站位不得少于9個，布設方法見GB/T12763.2。4.4海域水文觀測與水質指標檢測分析（1）水文動力指標：海流與潮位，觀測方法見GB/T12763.2；（2）水質指標：水溫、鹽度以及營養鹽濃度（銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、活性磷酸鹽），檢測方法見GB/T17378.4。4.5應急監測頻率和時間（1）水文動力指標：在大、小潮期海流連續觀測的時間長度應不少于25h，至少每h觀測一次；（2）水質指標：與水動力同步。4.6褐潮災害海域水動力狀況的數值模擬分析4.6.1模型控制方程不可壓縮流體的三維連續性方程和動量方程為： =-fu-+(nh)+(nh)+(nv)……（3）=-+(nh)+(nh)+(nv)-g……（4）在水深方向上對連續性方程進行積分，可得如下的自由面水位方程為：+--式中，u、v、w分別為水平x、y方向和垂直z方向的流速；t為時間；p(x,y,z,t)為流體微元體上的4DB21/T3780—2023壓力，即為壓強；r為密度；f為柯氏力系數；g為重力加速度；nh、nv分別為水平和垂直方向的紊動渦粘性系數，采用紊流模型計算；η為水位；=+u+v+w為流體質點的隨體導數。4.6.2初始條件u(x,y,t0)=u0(x,y)；v(x,y,t0)=v0(x,y)；w(x,y,z,t0)=w0(x,y,z)；η(x,y,t0)=η0(x,y).……….其中，u0、v0、w0、η0分別為初始流速和潮位。在計算開始時，可采用“冷態”啟動。4.6.3邊界條件（1）固壁邊界：給定法向流速為零的有滑移邊界。（2）在外海開邊界處，給定潮位時間序列文件。可通過以下兩種途徑來獲得：A.利用潮汐表直接查表換算；B.利用潮汐調和分析的方法，即開邊界的水位為時間的調和函數：h（x,y,t)=fkHkcos[wkt+(v0+u)k-gk]..……..............（7）k=1式中：k—分潮序號；m—分潮個數；k—各分潮的角速度；Hk、gk—各分潮的振幅和遲角，即分潮調和常數；fk、uk—各分潮的交點因子和遲角修正；(V0+u)k—各分潮的天文初相位。（3）在自由表面（z=η處邊界條件通過風引起的剪應力來給定：……..……...............……..……...............式中：t、t—風剪應力在x、y方向的分量。（4）在底面（z=-h處邊界條件通過底摩阻來給定：式中：γB—非負的底摩阻系數。5DB21/T3780—20234.7網格劃分與數值離散基于平面計算域選取最合適的網格劃分形式，對岸線和地形坡度變化復雜的計算域，宜采用非結構化三角形網格進行剖分，對需要重點關注的褐潮生態災害易發區或水質指標突變較大的海域，適當進行網格加密。在網格劃分的基礎上，采用合適的數值格式對方程進行離散，最后迭代求解。4.8模型驗證與參數率定為了證明模型的準確性與穩定性，需利用4.4-4.5的實測資料或已有歷史數據對模型進行驗證與參數率定，率定的參數主要為粗糙系數。取計算穩定后的典型潮期內(如漲急、高潮、落急、低潮)時的潮位、海流或濃度的模擬值與觀測值進行比較，獲得滿足該研究海區實際物理特征的數值模型。4.9褐潮災害藻類粒子漂移擴散模擬分析以前述獲得的水動力場為背景，采用粒子追蹤模型對褐潮藻類漂移路徑進行模擬，與實測路徑進行對比，分析不同情景模式下褐潮藻類的漂移路徑。粒子追蹤模型通過朗之萬方程描述粒子的輸運和擴散狀態，其微分形式見（10），為了模擬給定離散時間下歐拉近似的軌跡Y，在模擬的初始時刻給定初始位置X0處釋放粒子，即Y0=X0，采用以下推進式求得下一個時刻的軌跡見（11）：dXt=a(t,Xt)dt+b(t,Xt)ztdt 式中：a—漂移項，一般情況下指水流的流速；b—擴散項，對于保守型的粒子擴散項可取零；x—隨機數，位于[0,1]之間。Y(t,Xt)YnDn+b(t,Xt)YnDMn （11）DMn=Mt-Ms 式中：DMn—滿足正態分布的維納過程的位移增量，粒子在時段[s,t]上具有獨立的位移增量（s>0）。當粒子位于海水表面運動時，受風場影響顯著，此時粒子的運動速度可通過下式計算：nw-p+qw) vp=v+a×vw×cos(nw-p+qw) （14）式中：up、vp—粒子的運動速度分量；a—風阻校正系數，由海氣邊界層理論可知與風速有關，通常情況可取為