钱塘江河口围涂工程对杭州湾水动力环境影响的数值模拟研究

发布时间：2017-09-04 12:22

  本文关键词：钱塘江河口围涂工程对杭州湾水动力环境影响的数值模拟研究

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【摘要】：本文基于MIKE软件平台,建立了覆盖杭州湾、长江口及其邻近海域的大尺度东海水动力三维模型,并基于该模型构建了杭州湾水动力水质模型,探讨了钱塘江河口围涂工程对杭州湾的潮流场、盐度场以及水质的影响,论文的主要工作分为如下几点：(1)介绍了国内外水动力、水质模型的研究进展,以及涉及围海工程的相关研究成果。(2)详细的介绍了MIKE模型中所涉及到的基本方程以及数值方法。(3)构建了大尺度东海水动力三维模型,并从潮位、潮流、温盐三个方面对其进行了验证。验证结果显示模型模拟结果与实测数据拟合较好,模型能较好的模拟杭州湾及其邻近海域水动力及温盐变化过程。(4)由大尺度东海水动力三维模型模拟绘制杭州湾水域的涨潮、落潮时的流场图以及冬夏季表、底层的盐度平面分布图,并对其进行了分析论证。结果表明杭州湾潮流以往复流为主,落潮流自西向东流出,潮流流速自湾顶向湾口逐渐增大,涨潮流流向为自东向西,湾顶流速大于湾口流速。杭州湾水域盐度在平面分布上存在一定的梯度,从湾顶到湾口盐度逐渐增加,并且受长江淡水径流的影响,湾口盐度分布呈现北低南高的趋势。在纵向分布上,受强潮流混合作用,杭州湾内的盐度垂直分布较为均匀,表层和底层的盐度等值线没有明显差异。在时间分布上,受径流洪水期与枯水期的影响,冬季盐度高于夏季盐度。(5)构建了杭州湾水动力水质模型,用实测的叶绿素、无机氮以及无机磷的浓度变化对模型进行验证。模型验证良好后,以此为基础从潮流场、盐度场、水质三个方面模拟分析钱塘江河口围涂工程对杭州湾水动力水环境的影响。结果表明,工程的实施并未对杭州湾内的潮流场造成显著影响,仅在工程区附近增大了水体的流速。盐度场方面,围涂工程的实施使得杭州湾水域的盐度有了一定程度的降低,低盐度区域面积扩大,水域的盐度等值线有一定程度的回退,但并未破坏杭州湾水体原本的盐度场结构。水质方面,工程后,无机氮和叶绿素浓度较工程前均有一定程度的升高,并且高污染物浓度的水域变得狭长,受污染的陆域面积增加,径流污染物也输移扩撒的更远,工程的实施加剧了杭州湾水域的污染。
【关键词】：杭州湾 数值模拟 围涂工程 水动力 水质
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U652.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究概况及发展趋势11-13
• 1.2.1 水动力数值模型研究进展11-12
• 1.2.2 水质模型研究进展12-13
• 1.3 围海工程研究进展13-14
• 1.4 钱塘江河口研究进展14-15
• 1.5 本文研究工作15-16
• 2 研究区域概况16-21
• 2.1 研究区域范围16-17
• 2.2 自然环境概况17-19
• 2.2.1 气象要素17-18
• 2.2.2 海洋水文18
• 2.2.3 陆地水文18-19
• 2.2.4 灾害性天气19
• 2.3 社会环境概况19-21
• 3 数学模型21-30
• 3.1 数学模型基本方程21-27
• 3.1.1 控制方程21-22
• 3.1.2 温盐输运方程22-23
• 3.1.3 涡粘系数23-25
• 3.1.4 方程转换25-27
• 3.2 数值方法27-30
• 3.2.1 空间离散27-28
• 3.2.2 时间积分28
• 3.2.3 边界条件28-30
• 4 模型设置及验证30-47
• 4.1 模型配置30-32
• 4.1.1 模型范围及网格设置30-31
• 4.1.2 边界条件31
• 4.1.3 初始条件31-32
• 4.1.4 模型参数32
• 4.2 模型验证及结果分析32-46
• 4.2.1 潮位验证33-34
• 4.2.2 潮流验证34-36
• 4.2.3 潮流场分析36-38
• 4.2.4 温盐验证38-42
• 4.2.5 盐度场分析42-46
• 4.3 本章小结46-47
• 5 杭州湾水动力及水质模拟47-53
• 5.1 模型配置47-48
• 5.1.1 范围及网格设置47-48
• 5.1.2 边界及初始条件设置48
• 5.1.3 模型参数设置48
• 5.2 模拟结果及数据分析48-52
• 5.2.1 潮流场分析48-50
• 5.2.2 盐度场分析50-51
• 5.2.3 水质验证51-52
• 5.3 本章小结52-53
• 6 钱塘江河口围涂工程对杭州湾水动力水环境的影响53-64
• 6.1 钱塘江河口围涂工程简介53-54
• 6.2 围涂工程前后的模型配置54-55
• 6.3 围涂工程对潮流场的影响55-58
• 6.4 围涂工程对盐度场的影响58-60
• 6.5 围涂工程对水质的影响60-62
• 6.6 本章小结62-64
• 结论64-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况69-70
• 致谢70-71

【参考文献】

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本文编号：791529