岛群河口开发利用的水环境效应研究

发布时间：2020-09-04 21:51

　　 水环境作为地球最基础环境之一,是人类生产生活之本。河口过度开发利用引发的一系列水环境问题已经成为世界各国面临的重大问题之一。如何在最大限度开发利用河口地区资源的同时,又尽量减少水环境负面影响是值得人类深思的问题。因此,预测河口开发利用引起的水环境问题,实现具体的工程应用及工程预测,具有重大的科学意义和现实指导意义。目前国内外学者虽然针对河口开发水环境问题开展了大量研究,但将岛群河口这一类属性质河口作为一类,关注岛群特征,并结合实际工程应用却鲜有系统研究,因此,本文围绕岛群河口水环境预测问题,并结合实际工程应用开展研究工作,取得的成果主要为:(1)本文将 岛群河口‖作为一河口大类开展系统性研究,针对岛群河口的特点,总结了岛群河口三维精细数学模型构建的关键技术和方法,即复杂网格质量检查技术、水深地形无缝光滑处理技术、浅滩及动边界处理技术、波流双向耦合技术、模型初始条件与边界条件设置方法、模型关键参数选取方法。(2)由于星罗棋布的岛屿存在,岛群河口的水沙及水生态环境时空分布十分复杂。受岛屿影响,即使距离很近的两个位置,其水环境参数也可能存在较大差异性,传统 以点代面‖的数学模型验证方法在岛屿林立、滩槽交错的岛群河口显现了不适应性,本文将遥感定量反演技术用以辅助岛群河口数学模型的率定与验证,弥补了传统验证方法的弊端。(3)以中国典型的岛群河口-瓯江河口为例,建立了三维水沙数学模型。首先依据实测资料对数学模型进行了全面验证,模拟了连岛堤工程(以灵霓北堤为例)、围垦工程(以温州浅滩围涂工程为例)实施后对水流条件、含沙量场、盐度分布、水体交换、海床冲淤等的影响。(4)依托瓯江河口中的温州浅滩围涂工程为研究背景,建立了岛群河口三维水生态动力学数学模型,在温、盐季节性变化模拟结果良好的基础上,预测分析了岛群河口开发建设大型浅滩围涂工程产生的水生态环境效应,得到了溶解氧DO、叶绿素a、氮磷元素、沉积物中氮磷元素以及初级生产力分布变化。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2017
【中图分类】：X55
【部分图文】：

(a)瓯江河口 (b)椒江河口图 2-1 岛群河口地理形势(b)陆域边界形状不规则岛群河口由于河口处岛群的存在，使得陆域边界条件十分复杂、极其不规于岛屿大小差异悬殊、形状千姿百态，每个岛屿其形态都是独一无二的，这得岛群河口和其他无岛屿或少岛屿河口相比，其陆域边界条件要复杂的多大大增加数学模型计算域网格剖分的难度，同时对网格质量要求也更高。

(a)瓯江河口 (b)椒江河口图 2-1 岛群河口地理形势(b)陆域边界形状不规则岛群河口由于河口处岛群的存在，使得陆域边界条件十分复杂、极其不规于岛屿大小差异悬殊、形状千姿百态，每个岛屿其形态都是独一无二的，得岛群河口和其他无岛屿或少岛屿河口相比，其陆域边界条件要复杂的多大大增加数学模型计算域网格剖分的难度，同时对网格质量要求也更高。

图 2-4 岛群河口复杂流态(f)生物类型多样化岛群河口其潮间带底质类型多样化，或泥底质，或砂底质，或岩礁底质岛屿群掩护，一些水域避免直接遭受风浪、潮流等的不断侵袭；潮波受岛后，形成的环流、涡旋等复杂流态，这些水力学现象都有利于水体上下掺分，增加水体中的溶解氧含量，这些因素都会使得岛群河口和一般河口相物类型更加多样化。 水动力计算模式.1 坐标变换海底地形复杂时，垂向空间离散通常采用 坐标系进行处理，能够让计算垂直分层完全一致，一方面能够增加浅水区垂向分辨率，另一方面能够让

本文编号：2812635