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人工岛对海湾水环境影响的数值研究

作　者: 陆敏
导　师: 孙大鹏；孙志国
学　校: 大连理工大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 人工岛水体交换水环境大连湾 MIKE21
分类号: P75
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以大连湾为研究背景,利用MIKE21相关模块模拟大连湾水域在嵌入人工岛前、后的潮流场及污染物扩散情况,借此研究人工岛对海湾水环境的影响。本文首先完成对大连湾潮流场的验证,继而模拟嵌入人工岛后的大连湾潮流场,并从环流、流速和水质点运动轨迹等三个方面研究人工岛对海湾流场的影响。研究发现大连湾在嵌入人工岛后,湾内明显形成环流；湾口大潮小潮最大流速在嵌入人工岛前后都发生在大连湾口门靠左侧,流速大小及流向均发生改变,大部分人工岛情况下,湾口最大流速有增大现象；湾内水质点运动轨迹出湾处大体由无人工岛时口门靠右侧变为有人工岛时的靠口门左侧,副湾内水质点运动轨迹总体趋势与无人工岛时大体相反。在水体交换概念范畴内研究人工岛对海湾水环境的影响,并且是从潮通量、纳潮量和污染物存留率等三个角度的水体交换指标来研究该课题。海湾中嵌入人工岛后,潮通量随人工岛长度和宽度减小而单调递增；纳潮量以纳潮差来描述,纳潮差与宽度方向变化过程线更有规律,并且随宽度较小而单调减小；污染物存留率与长度方向变化过程线趋势比较趋同,但并非呈线性变化,在长度为11/11L的人工岛中,污染物存留率会突然下降,这对于寻找低污染物存留率大面积人工岛会很有益处。文章最后分别以纳潮差和污染物存留率作为水体交换首要指标,结合实际的功能定位,对人工岛方案进行比选,推荐了若干有参考意义的规划方案。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-24
  1.1 本课题研究的意义与目的  8-9
  1.2 国内外潮流及水环境数值模拟研究及现状  9-11
    1.2.1 水动力模型  9
    1.2.2 水质模型  9-11
  1.3 人工岛发展与应用概况  11-12
  1.4 大连湾概况  12-22
    1.4.1 自然条件  13-15
    1.4.2 大连湾污染概况  15-22
  1.5 本文主要工作  22-24
2 潮流和污染物扩散数值模型  24-36
  2.1 潮流数值模型  24-32
    2.1.1 控制方程  24-25
    2.1.2 定解条件  25
    2.1.3 方程离散  25-31
    2.1.4 计算流程  31-32
  2.2 污染物扩散数值模型  32-35
    2.2.1 控制方程  32
    2.2.2 方程离散  32-35
  2.3 小结  35-36
3 潮流数值模型验证  36-46
  3.1 计算范围  36
  3.2 边界资料选取  36-38
  3.3 模型参数设置  38-39
    3.3.1 涡粘系数  38-39
    3.3.2 底摩阻  39
    3.3.3 其他相关设置  39
  3.4 模型验证结果  39-45
    3.4.1 流场概况  40-41
    3.4.2 潮位验证  41-42
    3.4.3 流速验证  42-45
  3.5 小结  45-46
4 人工岛对海湾流场的影响  46-57
  4.1 人工岛方案  46-47
  4.2 人工岛对海湾流场的影响  47-56
    4.2.1 湾内环流的形成  47-49
    4.2.2 对速度场的影响  49-51
    4.2.3 对水质点运动轨迹的影响  51-56
  4.3 小结  56-57
5 人工岛对海湾水环境的影响  57-78
  5.1 水体交换  57-58
  5.2 潮通量  58-60
  5.3 纳潮量  60-66
    5.3.1 湾内纳潮差分析  60-61
    5.3.2 局部区域纳潮差分析  61-66
  5.4 污染物存留率  66-72
    5.4.1 污染物扩散模拟  66-67
    5.4.2 湾内污染物存留率分析  67-69
    5.4.3 局部区域污染物存留率分析  69-72
  5.5 方案推荐  72-77
    5.5.1 纳潮差作为水体交换首要指标的方案推荐  72-74
    5.5.2 污染物存留率作为水体交换首要指标的方案推荐  74-77
  5.6 小结  77-78
结论与展望  78-80
参考文献  80-83
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  83-84
致谢  84-85

人工岛对海湾水环境影响的数值研究

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