河口是淡水和海洋环境交汇的动态过渡区，因其生态重要性和社会经济价值而广受重视，支持着多样的生态系统和人类活动（Keith, 2020; Timmerman and White, 1997）。然而，这些关键系统越来越容易受到人为压力的影响，尤其是在快速城市化的沿海地区。城市河口通常会受到支流输入、合流污水溢出和点源排放的微生物污染。类似的问题也出现在哈德逊河（O'Mullan et al., 2019）、里布尔河（Lin et al., 2008）和布里斯班河（Ahmed et al., 2020）等河口中。尽管水文条件和污染负荷因地点而异，但关于源控制还是增强冲洗哪个更有效的根本管理问题在各种河口中普遍适用。因此，在一个特征明确的系统中理解这些动态可以为类似的城市水道的管理策略提供参考，尤其是在城市扩张速度超过污水处理设施建设速度的情况下。
伊斯坦布尔的金角湾是一条狭窄且经过高度改造的城市水道，它体现了半封闭城市河口所面临的挑战。历史上，由于工业化和无控制的废水排放，该地区经历了严重的环境退化。自1995年启动的金角湾环境保护项目以来，通过工业搬迁、基础设施改进和有管理的水转移等措施，生态环境得到了显著恢复（Inanc et al., 1998; Sur et al., 2002; Yüksek et al., 2005; Yüksek et al., 2006; Coleman et al., 2009）。尽管采取了这些干预措施，但最近的评估表明，微生物水质仍然是一个关键问题，对公共健康构成持续风险（?elik and Zeki, 2024）。
有效的水质管理需要强大的工具来评估和预测微生物污染。粪便指示菌（FIB），如大肠杆菌（E. coli）和肠球菌属（ENT），被广泛接受为粪便污染存在的指标，并定期监测以评估是否符合娱乐用水水质标准（Griffiths et al., 2012; Kurylczyk et al., 2021; WHO, 2021）。尽管FIB无法区分污染源（例如人类与动物），也不能直接量化病原体的存在或传染性，但它们仍然是保护娱乐用水公共健康的监管框架的基石。
除了传统的监测方法外，数值建模——特别是耦合的二维（2D）水动力-水质框架——已成为评估微生物污染动态不可或缺的工具。这类模型能够识别污染源、模拟污染物传输、预测未来的水质状况，并对替代管理策略进行定量评估（Pachepsky et al., 2018; Holcomb and Stewart, 2020; Jiang et al., 2020; Zhu et al., 2022）。这些方法在狭窄的半封闭河口中尤其有价值，因为循环模式对污染物的停留时间有很强的控制作用。在金角湾的先前研究中，已经成功应用了水动力模型来研究循环、交换过程和更新时间（Erdik et al., 2019a, Erdik et al., 2019b; Altunkaynak and Eru?ar, 2020; ?en et al., 2022）；然而，这些研究尚未明确探讨在不同管理干预措施下微生物污染物的命运和传输情况。
尽管积累了丰富的建模经验，但仍存在一个关键缺口：目前还没有一个可用于操作的金角湾FIB浓度管理的数值框架。这一限制阻碍了主动决策的制定，并妨碍了对替代修复策略的系统性评估。据我们所知，本研究是首次针对金角湾FIB动态进行全面建模的研究，明确对比了循环增强和源控制方法的效果。
因此，本研究追求两个互补的目标：（1）开发并验证一个可转移的耦合2D水动力和微生物水质建模框架，用于预测城市河口在不同气象和水文条件下的FIB浓度；（2）将这一框架应用于一个具有代表性的狭窄半封闭河口（金角湾），定量比较两种广泛讨论的管理方法：（i）增加海水流入量以增强水力冲洗；（ii）一个理论上的源控制情景，其中主要的FIB负荷被完全消除，以建立一个上限参考条件，用于评估源控制与基于稀释的策略的相对效果。
这项工作的意义在于解决一个基本且广泛讨论的管理问题——在受限的城市河口中，源污染控制还是水力调节更能有效缓解微生物污染——使用一个可转移的建模框架来支持基于证据的评估，并为长期生态可持续性提供信息。
