渤海海域泥沙输运对季节性因素及地形变化响应的数值模拟研究

发布时间：2021-01-19 22:13

　　渤海作为中国典型的内陆半封闭浅海,每年接收大量的陆源物质,同时由于气候受季风影响显著,大部分的海域海洋动力具有“冬强夏弱”的特点,冬季水动力环境较强,海底表层泥沙在冬季强海浪的作用下容易发生再悬浮,使冬季成为渤海泥沙的输送的重要时段。本文以2006年冬季和2007年夏季实测黄河三角洲3船同步连续站及毗邻渤海海域24个大面站的水文泥沙资料和对冬季黄河三角洲近岸泥沙再悬浮过程分析的基础上,以2004年黄河三角洲滨海水深数据和2000年渤海湾水深数据及岸线等较新的资料为依据,建立了渤海高分辨率（水平1’）三维斜压水动力泥沙数学模型,并将浅海波浪模式SWAN计算结果耦合入模型中,将近岸再悬浮泥沙作为冬季主要物源进行考虑,讨论分析了渤海泥沙输运的季节性变化特征和输运机制。在大体恢复古地形的基础上,应用数值模拟的手段,对最大海侵以来（距今约7ka）古渤海及古黄河三角洲发育的沉积作用进行了探讨。本文主要结论如下：1.实测资料表明,冬季泥沙再悬浮是非常重要的泥沙动力过程。冬季高悬浮泥沙浓度带（>100mg/l）分布在离岸约35km的近岸区域,悬浮泥沙浓度更高、范围更大的区域出现在底层,充分表明了... 

【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
0 前言
    0.1 研究的意义、目的和方法
    0.2 研究现状
        0.2.1 渤海水动力环境的研究现状
        0.2.2 渤海悬浮泥沙的研究现状
        0.2.3 古渤海沉积环境的研究现状
    0.3 本文的研究工作和创新点
1 研究区域背景资料
    1.1 研究区域概况
        1.1.1 渤海水深地形分布
        1.1.2 黄河入海水沙情况
        1.1.3 渤海沉积环境及成因
        1.1.4 渤海的气候状况
    1.2 渤海水文特征
        1.2.1 渤海温盐分布
        1.2.2 渤海潮汐和潮流
        1.2.3 渤海的海浪要素
        1.2.4 渤海环流
2 实测冬季黄河三角洲和毗邻渤海海域悬浮泥沙输运特征及季节性对比
    2.1 野外调查和数据与方法
        2.1.1 野外调查
        2.1.2 数据与方法
    2.2 结果分析
        2.2.1 冬季盐度、温度及悬浮泥沙浓度空间分布特征
        2.2.2 各连续站余流及泥沙单宽通量
    2.3 冬季泥沙输运机制讨论
        2.3.1 泥沙再悬浮
        2.3.2 泥沙输运
    2.4 冬季和夏季的泥沙输运格局对比—时间和空间分布及过程
        2.4.1 冬夏季悬浮泥沙浓度及其分布对比
        2.4.2 冬夏季泥沙输运方向对比
        2.4.3 泥沙来源对比
        2.4.4 泥沙输送强度对比
    2.5 小结
3 模型建立及介绍
    3.1 ECOMSED水动力模块简介
        3.1.1 模型控制方程组
        3.1.2 边界条件
    3.2 泥沙输运模块
        3.2.1 控制方程
        3.2.2 粘性泥沙再悬浮过程
        3.2.3 粘性泥沙的沉积过程
        3.2.4 粘性沉积物底床模型
    3.3 海浪模式SWAN
        3.3.1 控制方程
        3.3.2 波流共同作用下的底部剪切应力的计算
    3.4 模型数值法案
        3.4.1 有限差分
        3.4.2 水平混合的参数化
        3.4.3 模态分离技术
        3.4.4 稳定性限制
        3.4.5 平流项算法
        3.4.6 垂向坐标变换
    3.5 模型设置及资料介绍
        3.5.1 地形资料
        3.5.2 海表面条件
        3.5.3 径流边界条件
        3.5.4 渤海底质类型资料
    3.6 模型验证
        3.6.1 潮汐验证
        3.6.2 海浪模拟结果验证
        3.6.3 流速和流向计算结果验证
        3.6.4 悬浮泥沙浓度计算结果验证
    3.7 波流共同作用下底部切应力计算的改进对结果的影响
4 渤海泥沙输运的季节性变化
    4.1 冬季海况下渤海泥沙分布及输运特征
        4.1.1 冬季渤海平均状况下泥沙分布及输运特征
        4.1.2 冬季大风条件下泥沙分布及输运特征
    4.2 夏季海况下渤海泥沙分布及输运特征
        4.2.1 夏季渤海平均状况下底部切应力分布特征
        4.2.2 夏季渤海平均状况下悬浮泥沙浓度分布特征
        4.2.3 夏季渤海平均状况下余流分布特征
    4.3 渤海泥沙输运季节性对比
    4.4 小结
5 古、今渤海潮流沉积动力环境特征及对比
    5.1 研究背景
    5.2 研究方法
    5.3 古潮汐和古潮流结果分析
        5.3.1 同潮图
        5.3.2 潮流特征
    5.4 古渤海潮流及与泥沙输运的关系
        5.4.1 古渤海潮流场及潮余流
        5.4.2 古黄河入海泥沙在古渤海中的输送
    5.5 现在渤海潮流沉积动力环境特征及古今对比
        5.5.1 现在渤海潮流沉积动力特征
        5.5.2 莱州湾切变锋
        5.5.3 古今渤海潮流沉积动力特征对比
        5.5.4 古黄河三角洲演变机制探讨
    5.6 小结
6 结论
参考文献
致谢
个人简历
发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
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[2]黄河入海泥沙在渤海中悬移输送季节变化的数值研究[J]. 王海龙,李国胜.  海洋与湖沼. 2009(02)
[3]渤、黄、东海悬浮物质量浓度冬、夏季变化的数值模拟[J]. 王勇智,江文胜.  海洋科学进展. 2007(01)
[4]渤海的平均余环流[J]. 徐如彦,赵保仁,黄景洲,杨玉玲,雷方辉.  海洋科学. 2006(11)
[5]渤海夏季实测潮流特征[J]. 乔璐璐,鲍献文,吴德星.  海洋工程. 2006(02)
[6]黄河口泥沙输运三维数值模拟Ⅰ——黄河口切变锋[J]. 王厚杰,杨作升,毕乃双.  泥沙研究. 2006(02)
[7]Numerical Si mulation of Transportation of SPMfrom the Yellow River to the Bohai Sea[J]. 李国胜,董超,王海龙.  China Ocean Engineering. 2006(01)
[8]渤海风驱-潮致拉格朗日余流的数值模拟与季相时空变异[J]. 李国胜,王海龙,李柏良.  地理研究. 2005(03)
[9]渤海盐度长期变化特征及可能的主导因素[J]. 吴德星,牟林,李强,鲍献文,万修全.  自然科学进展. 2004(02)
[10]渤海1958年和2000年夏季温盐场及环流结构的比较[J]. 吴德星,万修全,鲍献文,牟林,兰健.  科学通报. 2004(03)



本文编号：2987807