基于数值模拟的大连湾水交换能力研究
发布时间：2021-06-12 04:05
基于无结构三角网格的FVCOM海洋模式,以K1、O1、P1、Q1、M2、S2、N2和K2 8大分潮调和常数为驱动,建立了大连湾海域的高分辨率三维水动力数值模型。通过与实测数据的对比,该模型可以较好地模拟大连湾海域的水动力特征。在此基础上叠加DYE-RELEASE模块,模拟了大连湾整体和分区域的水交换过程,以半交换时间作为评价指标分析了水交换能力。模拟结果显示:示踪物质释放初始时刻对大连湾整体的半交换时间有影响,平均半交换时间为9.6 d～12.3 d。对比大、小潮期间的物质输运过程,大潮期间海湾平均示踪物质浓度下降速度更快,水交换能力更强。大连湾的半交换时间的空间分布特征表现为距离湾口越近,半交换时间越短;相同距离下,西南部较东北部半交换时间短。大连湾中部水交换能力最强,其次是红土堆子湾,甜水套湾和臭水套湾最差。
【文章来源】：海洋环境科学. 2020,39(01)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
大连湾A、B、C站的海流验证
为了对大连湾的整体和分区域的水交换能力有全面的认识,本文基于无结构的三角网格在大连湾海域建立了高分辨率的FVCOM三维水动力数值模型,利用半交换时间来评价大连湾的水交换能力。半交换时间,是保守物质浓度降低为初始浓度一半所需要的时间,在一定程度上表征了海湾的水交换能力,在钦州湾[2]、胶州湾[6]、丁字湾[7]等海湾均有所应用,是研究文献采用较多的指标。本文开展了大连湾内保守物质不同释放时间对海湾整体半交换时间的影响、湾内保守物质浓度的时间演变过程、半交换时间的空间分布、不同区域的半交换时间等方面的研究工作,力求较为完整的反映大连湾在潮动力条件下的水交换能力特征,以期为大连湾生态排污的管理决策提供技术支持。1 材料与方法
模型区域计算范围121.48°E—122.18° E、38.64°N—39.08° N,计算面积为1333 km2,模型共有17724个节点,33151个三角元,计算区域和网格分布见图2。开边界处分辨率为700 m,由外海向近岸逐渐加密,近岸分辨为100 m。模型采用中国近海的海图水深数据,统一到平均海面,将水深数据插值到网格上,垂向采用σ坐标,共分为11层。开边界采用水位强迫驱动,利用全球海洋潮汐模型TPXO7.2提供的8大分潮(K1、O1、P1、Q1、M2、S2、N2、K2)预报水位,固边界采用无滑动边界条件。另外,为了减少能量在开边界处的堆积,采用海绵条件使模型更加稳定。模型采用模态分离的算法提高计算效率,根据CFL数值稳定性条件,确定模型外模时间步长1 s,内模时间步长10 s。模型从静止开始启动,不考虑温盐的影响所造成的斜压效应。1.2.2 模式验证
【参考文献】：
期刊论文
[1]钦州湾水交换能力数值模拟研究[J]. 陈振华,夏长水,乔方利. 海洋学报. 2017(03)
[2]珠江口及邻近海域潮汐环流数值模拟Ⅱ——河口水交换和物质输运分析[J]. 丁芮,陈学恩,曲念东. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2016(07)
[3]台风对杭州湾水交换影响的定量研究[J]. 许灵静,杨波,江文胜. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2016(06)
[4]异常大风对胶州湾水交换影响的数值研究[J]. 刘睿,张学庆,王兴,辛力,孙鹏. 水动力学研究与进展A辑. 2016(02)
[5]岸线变化对连云港港口海域水交换的影响研究[J]. 张存勇. 海洋科学进展. 2015(01)
[6]基于质点追踪方法的渤海水交换特性[J]. 张宇铭,张淑芳,宋朝阳,吴克俭. 海洋环境科学. 2014(03)
[7]环渤海排污口临近海域水交换能力研究[J]. 张宇铭,宋朝阳,吴克俭,张淑芳. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2014(05)
[8]乐清湾水交换特征研究[J]. 罗锋,廖光洪,杨成浩,徐晓华. 海洋学研究. 2011(02)
[9]大亚湾水交换的数值模拟研究[J]. 王聪,林军,陈丕茂,章守宇. 南方水产. 2008(04)
[10]丁字湾物质输运及水交换能力研究[J]. 孙英兰,张越美. 青岛海洋大学学报(自然科学版). 2003(01)
硕士论文
[1]胶州湾水交换数值研究[D]. 曹振东.中国海洋大学 2011
本文编号：3225915
【文章来源】：海洋环境科学. 2020,39(01)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
大连湾A、B、C站的海流验证
为了对大连湾的整体和分区域的水交换能力有全面的认识,本文基于无结构的三角网格在大连湾海域建立了高分辨率的FVCOM三维水动力数值模型,利用半交换时间来评价大连湾的水交换能力。半交换时间,是保守物质浓度降低为初始浓度一半所需要的时间,在一定程度上表征了海湾的水交换能力,在钦州湾[2]、胶州湾[6]、丁字湾[7]等海湾均有所应用,是研究文献采用较多的指标。本文开展了大连湾内保守物质不同释放时间对海湾整体半交换时间的影响、湾内保守物质浓度的时间演变过程、半交换时间的空间分布、不同区域的半交换时间等方面的研究工作,力求较为完整的反映大连湾在潮动力条件下的水交换能力特征,以期为大连湾生态排污的管理决策提供技术支持。1 材料与方法
模型区域计算范围121.48°E—122.18° E、38.64°N—39.08° N,计算面积为1333 km2,模型共有17724个节点,33151个三角元,计算区域和网格分布见图2。开边界处分辨率为700 m,由外海向近岸逐渐加密,近岸分辨为100 m。模型采用中国近海的海图水深数据,统一到平均海面,将水深数据插值到网格上,垂向采用σ坐标,共分为11层。开边界采用水位强迫驱动,利用全球海洋潮汐模型TPXO7.2提供的8大分潮(K1、O1、P1、Q1、M2、S2、N2、K2)预报水位,固边界采用无滑动边界条件。另外,为了减少能量在开边界处的堆积,采用海绵条件使模型更加稳定。模型采用模态分离的算法提高计算效率,根据CFL数值稳定性条件,确定模型外模时间步长1 s,内模时间步长10 s。模型从静止开始启动,不考虑温盐的影响所造成的斜压效应。1.2.2 模式验证
【参考文献】：
期刊论文
[1]钦州湾水交换能力数值模拟研究[J]. 陈振华,夏长水,乔方利. 海洋学报. 2017(03)
[2]珠江口及邻近海域潮汐环流数值模拟Ⅱ——河口水交换和物质输运分析[J]. 丁芮,陈学恩,曲念东. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2016(07)
[3]台风对杭州湾水交换影响的定量研究[J]. 许灵静,杨波,江文胜. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2016(06)
[4]异常大风对胶州湾水交换影响的数值研究[J]. 刘睿,张学庆,王兴,辛力,孙鹏. 水动力学研究与进展A辑. 2016(02)
[5]岸线变化对连云港港口海域水交换的影响研究[J]. 张存勇. 海洋科学进展. 2015(01)
[6]基于质点追踪方法的渤海水交换特性[J]. 张宇铭,张淑芳,宋朝阳,吴克俭. 海洋环境科学. 2014(03)
[7]环渤海排污口临近海域水交换能力研究[J]. 张宇铭,宋朝阳,吴克俭,张淑芳. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2014(05)
[8]乐清湾水交换特征研究[J]. 罗锋,廖光洪,杨成浩,徐晓华. 海洋学研究. 2011(02)
[9]大亚湾水交换的数值模拟研究[J]. 王聪,林军,陈丕茂,章守宇. 南方水产. 2008(04)
[10]丁字湾物质输运及水交换能力研究[J]. 孙英兰,张越美. 青岛海洋大学学报(自然科学版). 2003(01)
硕士论文
[1]胶州湾水交换数值研究[D]. 曹振东.中国海洋大学 2011
本文编号：3225915
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