横沙东滩圈围工程对周边水环境影响的数值模拟研究

发布时间：2017-04-14 15:05

  本文关键词：横沙东滩圈围工程对周边水环境影响的数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：横沙东滩位于长江口横沙岛东侧,滩地面积达460kmm2,是非常重要的滩涂资源。近年来,土地紧缺的问题制约着上海城市的发展,需要人工圈围长江口浅滩,促淤造地。横沙东滩圈围造地始于2003年,工程全部实施后将造地200多万亩,从而可以有效地缓解上海市的土地压力,具有很大的经济和社会价值。然而,滩涂围垦会对周边水环境产生深刻的影响,因此,以横沙东滩围垦工程为例,研究工程对周边水环境的影响具有重要的理论和现实意义。本文基于MIKE模型,对长江口地区的水环境进行数值模拟,同时基于该模型对长江口的污染物粒子输移扩散影响因素进行研究,最后对横沙东滩圈围工程的水环境效应进行深入分析。论文的主要工作分为以下几点：(1)阐述了近海潮流、盐度和水质模拟的研究进展,介绍了长江口的水文情况。(2)对模型方程、时间积分及空间离散进行详细介绍。(3)以长江口、杭州湾及其邻近海域作为研究背景,建立三维斜压数学模型,对潮位、潮流、温盐、水质进行数值模拟。(4)以上海市主要排污口之一(石洞口)排放的污水作为研究对象,基于Lagrange示踪粒子法,对外排污染物粒子输移扩散影响因素进行研究。研究结果表明：关于风的影响,风扩大了污染物粒子在长江口海域的污染面积,削弱了污染物对长江口南侧岸线及杭州湾的污染。关于热通量的影响,热通量削弱了表层污染物粒子在长江口海域的扩散,且增强了中层及底层粒子在杭州湾的输移,相比于其他因素,热通量对污染物粒子的输移扩散影响相对较小。关于温盐的影响,温盐的斜压效应使得污染物粒子在长江口海域的扩散面积减小,并使得污染物粒子沿下游向杭州湾输移的距离增加,从而加剧了污染物对杭州湾的污染。关于潮流的影响,M2分潮削弱了污染物粒子向杭州湾的输移扩散,且M2分潮对表层和中层的影响较底层更为显著。(5)对横沙东滩圈围工程的水环境效应进行分析,具体从潮位、流速、盐度、水质等方面进行对比。结果表明：圈围工程实施后,工程周边水域流速变化较明显,北槽和北港流速增大,河床持续受到冲刷,南槽流速减小,河床落淤；同时,周边水域除南港外,盐度普遍减小,说明圈围工程削弱了长江口的盐水入侵;以氨氮和溶解氧作为水质评价指标对工程进行评价,工程后,南港和横沙东滩北侧水域的水质恶化较为严重,且底层水域较表层更为明显,此外,工程的实施加剧了排污口的污染物粒子对南侧岸线及杭州湾水域的污染。
【关键词】：长江口 三维数值模拟 污染物扩散输移 横沙东滩 圈围工程
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U655.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 围海工程研究进展10-11
• 1.3 近海河口数值模拟研究进展11-12
• 1.4 长江口数值模拟研究进展12-15
• 1.5 本文研究工作15-17
• 2 长江口概况17-21
• 2.1 地理形势17-18
• 2.2 水文概况18-19
• 2.2.1 径流18
• 2.2.2 潮汐与潮流18-19
• 2.2.3 波浪19
• 2.2.4 风19
• 2.3 本章小结19-21
• 3 数学模型21-32
• 3.1 模型基本方程21-28
• 3.1.1 潮流控制方程21-24
• 3.1.2 温盐输运方程24-25
• 3.1.3 边界条件25-26
• 3.1.4 坐标转换26-28
• 3.2 时间积分28-29
• 3.3 空间离散29-31
• 3.4 本章小结31-32
• 4 长江口水环境模拟计算及验证32-53
• 4.1 研究区域32-33
• 4.2 定解条件33-34
• 4.2.1 初始条件33
• 4.2.2 边界条件33-34
• 4.3 模型参数34
• 4.4 模型验证34-51
• 4.4.1 潮位验证35-36
• 4.4.2 潮流验证36-41
• 4.4.3 温盐验证41-49
• 4.4.4 水质验证49-51
• 4.5 本章小结51-53
• 5 排污口污染物粒子输移扩散研究53-60
• 5.1 上海市污水外排53
• 5.2 污染物粒子输移扩散影响因素研究53-59
• 5.2.1 风54-55
• 5.2.2 热通量55-56
• 5.2.3 温盐56-58
• 5.2.4 潮流58-59
• 5.3 本章小结59-60
• 6 横沙东滩圈围工程对周边水环境的影响60-76
• 6.1 工程介绍60-62
• 6.2 水环境影响62-75
• 6.2.1 潮位影响62-66
• 6.2.2 潮流影响66-68
• 6.2.3 盐度影响68-71
• 6.2.4 水质影响71-75
• 6.3 本章小结75-76
• 结论76-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况82-83
• 致谢83-84

【参考文献】

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本文编号：306233