理想河口盐度层化的减阻效应

发布时间：2020-05-04 21:08

【摘要】：本文建立了半闭合式的理想河口模型,基于FVCOM三维水动力及盐度模型模拟水动力和盐度扩散过程,通过比较考虑盐度和不考虑盐度的理想河口获得了盐度层化对河口水动力的影响规律,并分析了潮差和径流量对盐度层化及其减阻效应的影响。本文的主要结论如下。盐度层化对水动力的影响体现在垂向平均流速、流速剖面、摩阻特征三个方面。盐度层化使得水体的平均流速增大,且流速变化有所滞后;在大部分时刻盐度层化使得底部流速减小、上层流速增大,在层化比较剧烈的部分测站的落憩前后,由于盐水楔的存在,水体出现环流,而不考虑盐度层化的算例中无环流出现;摩阻特征上,盐度层化使得摩阻流速和粗糙高度减小,体现出减阻的特点;有环流(落憩前后)时,由于底部流速变化剧烈,得出方向相反且数值很大的摩阻流速。同时,各测站垂向平均流速滞后的相位、平均流速的增大幅度、在落急时刻的减阻程度都与当地的层化参数有明显的正相关关系,层化参数越大,减阻效应越明显。盐度层化减阻的机理可以解释为,考虑盐度的垂向紊动系数和紊动动能远小于不考虑盐度的情况。盐度层化的减阻效应是由于层化有效抑制了紊动,水流垂向掺混变弱,能量耗散减弱,剪切流发育,宏观上达到了减阻的效果。就盐度层化引起减阻的影响因素而言,潮差对减阻效应的影响为:潮差越大,层化的减阻效应的强度和范围越小。径流量对减阻效应的影响为:径流量越大,层化的减阻效应的强度越大,且减阻的范围向外海移动。
【图文】：

环流参数和层化参数的值都应是时间独立的，一般取为几个潮周期的平均值。 图1-1 层化环流图表（引自文献[43]） 层化-环流图中还包含了一个参数 ，这是一个与盐度通量有关的参数。根据 Hansen 和 Rattray[43]，它与层化参数、环流参数在理论上满足一定的关系式( , )p p S C。 的大小意味着紊动扩散（ ）和对流扩散（1 ）造成盐水入侵的相对贡献值。其取值在 0 到 1 之间，当 1时，表示无环流出现，盐度通量完全是由紊动扩散带来的；当 0时，，该河口的紊动扩散作用可以忽略不计，盐度的上溯完全是由对流过程导致的。

理想河口模型地形(a)和网格图(b)
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV143

【参考文献】

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本文编号：2648997