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辽河口盐度分布及潮区界、潮流界的数值研究

作　者: 孙刚
导　师: 王学昌；张学庆
学　校: 中国海洋大学
专　业: 环境规划与管理
关键词: 辽河口 数值模拟 盐度 潮区界 潮流界
分类号: P731.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


辽河口地区是我国海洋综合开发利用的重要经济活动区,是我国石油、石化工业、芦苇、盐业、水产养殖、渔业的重要生产基地。近年来,由于工、农业用水量的增多,淡水资源短缺问题严重制约着辽河口地区的经济发展。辽河口地形复杂多变,受径流和潮汐相互作用的影响,盐度时空变化非常剧烈。对辽河口盐度以及潮区界、潮流界进行系统研究具有重要的理论和实践意义。本文采用FVCOM三维数值模型,对辽河口的潮汐、潮流和盐度进行模拟,以研究辽河口的盐度分布和潮区界、潮流界变化情况,模型计算区域包含整个辽东湾以及辽河口口门以上约60km的双台子河道。首先,通过调和分析得到辽东湾的同潮图和潮流椭圆图,在此基础上对辽东湾的潮波和潮流特征进行了分析;其次,计算了辽河口盐度的周日变化、月变化和季节变化情况,对潮汐、径流变化下的辽河口盐度分布规律进行讨论;最后,分析了几种代表性条件下的辽河口潮区界、潮流界位置,对其在不同河海条件下的时空变化规律进行了探讨。辽东湾海区M2分潮处于支配地位,其潮波呈逆时针方向自东南向西北传播,振幅自辽东湾湾口向湾顶逐渐增大,最大振幅1.36m,出现在湾顶辽河口东侧的老坨子附近;潮流呈往复流,流向为NE-SW向,流速由湾心向东西两岸逐渐减小,M2分潮潮流最大平均流速为137cm·s-1,出现在盖州滩两侧水道。辽河口盐度变化趋势在一个潮周期内与潮位变化基本一致,潮波对盐度变化的影响在口门附近最为明显,接近上游影响逐渐减弱。高潮时刻河口底层盐度值略大于表层,低潮时刻盐度垂向变化不明显。径流量相同时,潮差愈大,河口盐度愈高,冲淡水主体边界锋愈向口内上移;潮差相同时,径流愈大,河口盐度愈低,冲淡水向口外扩展范围愈大。潮波沿河道向上游传播过程中潮差逐渐减小,张明甲与小台子之间距离20km,两者潮差差别近2m;径流愈大,潮差的衰减程度愈大,盘山闸下潮差在枯水期与丰水期相差约0.5m。盘山闸下游潮差始终不为零,枯、丰水期大小潮期间的辽河口潮区界均位于盘山闸处。当口外潮差一定、径流量增大或径流量一定、口外潮差减小时,河道内同一位置的最大涨潮流速减小,潮流界向下游移动。辽河口潮流界的位置在枯水期大潮期间为最上,丰水期小潮期间为最下,最大摆动幅度约为24.4km。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-16
  1.1 研究意义  11
  1.2 研究现状  11-14
    1.2.1 辽东湾水动力数值模拟研究现状  11-12
    1.2.2 河口盐度研究现状  12-13
    1.2.3 河口潮区界与潮流界研究现状  13-14
  1.3 本文的工作  14-16
2 FVCOM 海洋数值模式介绍  16-23
  2.1 原始方程组  16-17
  2.2 б坐标系下的控制方程组  17-20
  2.3 边界条件  20
  2.4 三角形网格的设计  20-21
  2.5 干湿网格处理技术  21-23
3 辽东湾水动力数值模拟  23-43
  3.1 研究区域概况  23-24
  3.2 模型配置  24-27
    3.2.1 计算区域岸线及网格划分  24-26
    3.2.2 水深处理  26
    3.2.3 边界条件设置  26-27
    3.2.4 初始条件设置  27
  3.3 模型验证  27-30
    3.3.1 潮汐验证  27-29
    3.3.2 潮流验证  29-30
  3.4 结果分析  30-42
    3.4.1 潮汐特征分析  30-33
    3.4.2 潮流特征分析  33-39
    3.4.3 潮余流分析  39-42
  3.5 本章小结  42-43
4 辽河口盐度分布数值模拟  43-52
  4.1 影响辽河口盐度分布的因素  43-44
    4.1.1 径流  43-44
    4.1.2 潮汐  44
  4.2 辽河口口外盐度分布  44
  4.3 辽河口盐度随水位的变化  44-47
  4.4 辽河口盐度的沿程变化  47-48
  4.5 潮差对盐度分布的影响  48-49
  4.6 径流量对盐度分布的影响  49-51
  4.7 本章小结  51-52
5 辽河口潮区界、潮流界变化的数值研究  52-61
  5.1 影响辽河口潮区界和潮流界位置的因素  52
  5.2 潮区界变化的数值模拟  52-55
    5.2.1 潮波在河道内的变形  52-54
    5.2.2 河海作用下潮区界变化规律  54-55
  5.3 潮流界变化的数值模拟  55-60
    5.3.1 径流变化下的河口流速特征  55-56
    5.3.2 河海作用下潮流界变化规律  56-60
  5.4 本章小结  60-61
6 结论  61-63
参考文献  63-66
致谢  66

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 海洋学 > 海洋基础科学 > 海洋水文学 > 海洋水文要素 > 盐度
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