潮优型河口动力对水深变化的响应机制研究——以葡萄牙Guadiana河口为例
发布时间：2021-09-09 17:09
强人类活动（如航道疏浚）和自然气候变化（如海平面上升）对近岸河口环境不同影响的辨识是目前河口海岸学研究的热点和难点问题。在地形概化和动力简化条件下,解析模型能够快速辨识强人类活动和自然气候变化对河口环境的影响,它是探讨河口动力过程对外界干扰的响应机制的重要工具。本文基于前人对葡萄牙Guadiana河口不同分潮之间非线性相互作用的研究,采用一维水动力解析模型探讨河口不同分潮潮波传播过程对水深变化（模拟航道疏浚和河道淤积过程）的响应机制。研究结果表明:平均水深h的变化影响无量纲河口地形参数γ和摩擦参数c,进一步影响河口动力参数包括潮波振幅参数ζ、流速振幅参数μ、波速参数λ、潮波振幅增大/衰减率参数δ以及流速与水位之间的相位差f等;平均水深变化对河口中下游段（x=0～60km）的潮汐动力影响较大,而对河口上游段（x=60～78km）影响较弱;主要半日分潮（M2、S2、N2）对水深变化的响应略大于全日分潮（K1、O1）;航道疏浚幅度小于2m时,对河口潮汐动力格局影响不大,而当疏浚幅度大...
【文章来源】：热带海洋学报. 2020,39(01)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
Guadiana河口位置图
由各个分潮流速与水位之间的相位差f随距离和平均水深变化的等值线分布图(图5)可知,随着平均水深的增加,相位差f逐渐增大,表明潮波性质逐渐趋于驻波。在河口上游(x=60～78km),流速与水位之间的相位差接近90°(驻波),主要受反射波与入射波叠加的影响,且反射波在河口上游的影响强于河口下游(Cai et al,2018b)。对比图5中半日分潮族与全日分潮族的相位差变化情况,可知全日分潮族的相位差大于半日分潮族,且平均水深的变化对半日分潮的影响大于全日分潮。根据Cai(2014)的一维潮波理论模型,河口下游(此区域反射波的影响可近似忽略)流速与水位之间的相位差可近似表达为(无限长河口相位差表达式),表明相位差主要受不同分潮的潮波振幅增大/衰减率参数δ、波速参数λ和河口的形状参数γ的控制。由河口形状参数γ的定义(6)可知,半日分潮的频率近似为全日分潮的两倍,因此其γ值约为全日分潮的1/2。图5 Guadiana河口主要天文分潮(M2、S2、N2、K1、O1)流速与水位之间的相位差f随着平均水深变化的等值线分布图红色实线代表河口实际平均水深
各个分潮流速振幅参数μ随距离和平均水深变化的等值线分布图如图2所示,μ值越大表明河口流速振幅相对无摩擦矩形河口的流速振幅越大(见公式9)。在河口下游(x=0～60km),随着平均水深的增加,半日分潮族(M2、S2和N2)的流速振幅参数μ逐渐增大,而全日分潮族(K1和O1)呈现先增大后减小的变化规律。而在河口上游(x=60～78km),各个分潮的流速振幅参数μ几乎不受平均水深变化的影响,且均为较小值(上游封闭端μ=0)。此外,由图2还可知,平均水深的变化对半日分潮族的影响大于全日分潮族,这是由于全日分潮族的流速振幅与潮波振幅之比(即υ/η)远小于半日分潮族。图3为各个分潮的潮波振幅增大/衰减率参数δ随距离和平均水深变化的等值线分布图。δ>0表示潮波振幅沿程增大,δ<0表示潮波振幅沿程衰减,而δ=0表示潮波振幅沿程不变(见公式10)。由图可见,随着平均水深增加,半日分潮族和全日分潮族的潮波振幅增大/衰减率参数δ逐渐增大,但在河口上游(x=60～78km),潮波振幅增大/衰减率参数δ基本趋于不变。图3中蓝色实线下部δ为负值(表示潮波振幅沿程衰减),而蓝色实线上部为正值(表示潮波振幅沿程增大)。随着平均水深的增大,图3中蓝色实线与红色实线的交点横坐标逐渐减小,表明各个分潮沿程振幅最小值在河口沿程出现的位置逐渐向海方向推移,但当水深增加超过某临界值后(如平均水深大于7m时,δM2=0),河口潮波振幅沿程增大,此时口门处潮波振幅最小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑泥沙减阻效应的潮波理论模型及其在钱塘江河口的应用[J]. 李薇,苏正华,徐弋琅,胡鹏,贺治国,吴保生. 应用基础与工程科学学报. 2018(05)
[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]航道疏浚中悬浮泥沙对海水水质和海洋生物影响的数值研究[J]. 郑志华,徐碧华. 上海船舶运输科学研究所学报. 2008(02)
[4]珠海港高栏港区疏浚对港区泥沙回淤的影响分析[J]. 刘伟东,张心凤,蒋星科. 人民珠江. 2007(02)
[5]广州港出海航道疏浚工程对珠江口水动力及河势稳定影响研究[J]. 刘俊勇,徐峰俊. 人民珠江. 2006(04)
[6]河口疏浚对环境的影响[J]. 庞启秀,徐金环. 中国港湾建设. 2005(02)
[7]NONLINEAR EFFECTS OF TIDAL FRICTION[J]. 方国洪. Acta Oceanologica Sinica. 1987(S1)
本文编号：3392471
【文章来源】：热带海洋学报. 2020,39(01)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
Guadiana河口位置图
由各个分潮流速与水位之间的相位差f随距离和平均水深变化的等值线分布图(图5)可知,随着平均水深的增加,相位差f逐渐增大,表明潮波性质逐渐趋于驻波。在河口上游(x=60～78km),流速与水位之间的相位差接近90°(驻波),主要受反射波与入射波叠加的影响,且反射波在河口上游的影响强于河口下游(Cai et al,2018b)。对比图5中半日分潮族与全日分潮族的相位差变化情况,可知全日分潮族的相位差大于半日分潮族,且平均水深的变化对半日分潮的影响大于全日分潮。根据Cai(2014)的一维潮波理论模型,河口下游(此区域反射波的影响可近似忽略)流速与水位之间的相位差可近似表达为(无限长河口相位差表达式),表明相位差主要受不同分潮的潮波振幅增大/衰减率参数δ、波速参数λ和河口的形状参数γ的控制。由河口形状参数γ的定义(6)可知,半日分潮的频率近似为全日分潮的两倍,因此其γ值约为全日分潮的1/2。图5 Guadiana河口主要天文分潮(M2、S2、N2、K1、O1)流速与水位之间的相位差f随着平均水深变化的等值线分布图红色实线代表河口实际平均水深
各个分潮流速振幅参数μ随距离和平均水深变化的等值线分布图如图2所示,μ值越大表明河口流速振幅相对无摩擦矩形河口的流速振幅越大(见公式9)。在河口下游(x=0～60km),随着平均水深的增加,半日分潮族(M2、S2和N2)的流速振幅参数μ逐渐增大,而全日分潮族(K1和O1)呈现先增大后减小的变化规律。而在河口上游(x=60～78km),各个分潮的流速振幅参数μ几乎不受平均水深变化的影响,且均为较小值(上游封闭端μ=0)。此外,由图2还可知,平均水深的变化对半日分潮族的影响大于全日分潮族,这是由于全日分潮族的流速振幅与潮波振幅之比(即υ/η)远小于半日分潮族。图3为各个分潮的潮波振幅增大/衰减率参数δ随距离和平均水深变化的等值线分布图。δ>0表示潮波振幅沿程增大,δ<0表示潮波振幅沿程衰减,而δ=0表示潮波振幅沿程不变(见公式10)。由图可见,随着平均水深增加,半日分潮族和全日分潮族的潮波振幅增大/衰减率参数δ逐渐增大,但在河口上游(x=60～78km),潮波振幅增大/衰减率参数δ基本趋于不变。图3中蓝色实线下部δ为负值(表示潮波振幅沿程衰减),而蓝色实线上部为正值(表示潮波振幅沿程增大)。随着平均水深的增大,图3中蓝色实线与红色实线的交点横坐标逐渐减小,表明各个分潮沿程振幅最小值在河口沿程出现的位置逐渐向海方向推移,但当水深增加超过某临界值后(如平均水深大于7m时,δM2=0),河口潮波振幅沿程增大,此时口门处潮波振幅最小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑泥沙减阻效应的潮波理论模型及其在钱塘江河口的应用[J]. 李薇,苏正华,徐弋琅,胡鹏,贺治国,吴保生. 应用基础与工程科学学报. 2018(05)
[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]航道疏浚中悬浮泥沙对海水水质和海洋生物影响的数值研究[J]. 郑志华,徐碧华. 上海船舶运输科学研究所学报. 2008(02)
[4]珠海港高栏港区疏浚对港区泥沙回淤的影响分析[J]. 刘伟东,张心凤,蒋星科. 人民珠江. 2007(02)
[5]广州港出海航道疏浚工程对珠江口水动力及河势稳定影响研究[J]. 刘俊勇,徐峰俊. 人民珠江. 2006(04)
[6]河口疏浚对环境的影响[J]. 庞启秀,徐金环. 中国港湾建设. 2005(02)
[7]NONLINEAR EFFECTS OF TIDAL FRICTION[J]. 方国洪. Acta Oceanologica Sinica. 1987(S1)
本文编号：3392471
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3392471.html
