横沙东滩淡水资源研究及长江口盐水入侵预报模型
发布时间:2018-04-09 10:36
本文选题:长江河口 切入点:盐水入侵 出处:《华东师范大学》2014年硕士论文
【摘要】:长江河口盐水入侵一直是长江河口研究的一个核心问题。近几十年来,对之研究取得了显著成果。从定性分析到定量计算,从现场观测到数学模式,随着研究的深入,研究手段的发展,研究方法的多样化,长江河口盐水入侵的研究也逐渐精细化。本文基于实测资料、应用三维数值模式研究横沙东滩圈围促淤工程附近的淡水资源;并建立了一套能够为上海重要水源地——青草沙水库、陈行水库、东风西沙水库快速预报盐水入侵的预报系统,开展了数值预报。 水深资料是数值模式计算的基础资料,对模式计算的准确性有着至关重要的作用,大部分基础水深资料为基于理论最低潮面的。本文编写了一套可以转换基面的程序,具体做法为:应用改进的河口海洋数值模式ECOM-si,计算长江河口及其邻近海域水位随时间变化,利用国际上先进的T_Tide调和常数软件计算,得出潮汐的主要调和常数,根据《海道测量规范》(GB12317—1998)理论最低、最高潮面算法,在考虑8个主要分潮M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1、Q1的基础上再考虑3个主要浅水分潮M4、M6和MS4,得出长江河口理论最低、最高潮面的空间分布。采用数值模式,设计高分辨率的网格,有效解决了潮位站稀少和空间分布不均的不足,提升了理论最低、最高潮面的计算精度。将基于理论最低潮面的2009年长江河口实测地形资料转化为基于85国家高程的地形资料,使资料得到了充分应用。该水深资料为后文中所有长江河口模拟计算中的基础资料。 随着上海的发展,土地资源紧缺的矛盾更加突出,横沙东滩是可供开发的主要滩涂之一。横沙东滩圈围促淤工程始于2003年,该地目前规划为农业用地。由于其地处河口,盐水入侵频发,淡水资源的充足与否对该地区今后农业灌溉至关重要。本文基于横沙东滩北延北港区域多次水文、盐度观测资料,发现该区域存在淡水资源的事实。基于导师课题组长期运用的长江河口网格,在横沙东滩区域进行局部加密、拟合岸线处理。对横沙东滩围垦工程后,该区域枯季淡水资源问题进行模拟和分析,发现该区域即使在枯季仍存在淡水资源,大潮后中潮期间盐度最低,最易取到淡水;而在小潮后中潮期间盐度最高,较难取水。通过动量、盐度剖面、余流场等分析方法说明了淡水资源形成机理。受科氏力作用,北港主要由径流组成的余流大部分沿工程北沿向海流动,径流带来的江水是北沿低盐水的成因。通过对工程前后的模拟和分析,得到了该工程建成后附近区域余流场、盐度场的变化,发现北港分流比增加、南港分流比减少;北槽中滞流点向下游移动约9公里;盐度场总体上呈现北港南部盐度下降,北部盐度增加的格局。 位于长江河口的青草沙水库,陈行水库,东风西沙水库是上海市重要的水源地,供应2500万左右人口的生活用水,水库取水安全的重要性可见一斑。然而,正是由于地处河口位置,外海盐水入侵频繁影响水库正常取水。据统计,在2011年青草沙水库受到咸潮影响达到11次。本文利用三维变分数据同化的方法,将分布于长江河口的水文观测站资料同化于数值模式ECOM-si中,矫正了模式中因初始盐度场偏差带来的误差,使得模式预报的准确性得到提高。建立了一套可快速为水库提供盐度预报的预报系统,经观测资料验证,预报精度提高显著,并已在2013年11月-2014年2月这段盐水入侵较严重的时期,对青草沙水库提供盐度预报,预报准确度较高,为水库的调度运行和淡水资源的保障供给提供了科技支撑。之后,本文又对产生误差的原因进行分析,针对长江河口盐度监测网的具体情况,提出了观测误差协方差矩阵的设置思路。
[Abstract]:......
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TV211;TV148
【参考文献】
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本文编号:1726081
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