近岸海域水交换特性及其影响研究
海域水交换能力在一定程度上可以反映其物理自净能力。了解海洋的水体交换特性,有助于认识污染物在海洋中的运动规律,可以为制定合理的海岸带发展规划和入海污染物削减计划等提供强有力的科学依据。但是对于不同类型的海域,选择何种水交换方法描述其水动力学特性尚有待研究。基于此,本文以各具特色的渤海湾天津近岸海域和珠江口毗邻海域为研究对象,分别应用水交换关联矩阵法和时间尺度方法对其水交换特性进行了分析,并初步研究了水交换对水体功能和生态环境的影响。 本文在所建立的水动力学模型和对流扩散模型的基础上,对比分析了描述水交换特性的水交换矩阵和时间尺度两种数值统计方法的概念、计算方法及适用范围。二者皆可视为对模拟结果的统计,是对海湾水体交换特征的数值提炼和归纳,但研究的侧重点和方式又有所不同。在研究不同海湾的水交换状况时,应考虑海域的特性选择适宜的方法。 针对水动力作用相对较弱的大型海湾存在的水体混合不均现象,应用水交换矩阵法研究天津近岸海域不同海区之间水体交换状况。根据沿岸入海排污口位置,结合余流场特性将渤海湾天津近海和其邻近的海域分成九个海区,建立了水交换关联矩阵,模拟了不同季节风场作用下的水体交换状况,讨论了渤海湾的水体流动特性。 针对水动力作用较强而面积相对小的开阔的珠江口海域,首先通过海域实测资料对所建立的水动力学模型和对流扩散模型进行了验证,并模拟统计了不同季节下珠江口及内外伶仃洋水体驻留时间,分析了入海径流及初始潮位不同对其的影响,揭示了珠江口海域水交换特性和枯季、丰季水交换的主导影响因素。 基于珠江口及毗邻海域生态环境调查数据,研究了驻留时间季节性差异影响下该海域中营养盐时空分布差异及其对浮游植物生长产生的影响。初步揭示了不同季节该区域主要环境因子、营养盐浓度、叶绿素a浓度、两种形式的氮磷比、浮游植物优势种和多样性指数之间的相互联系,探讨了氮磷营养盐及氮磷比对浮游植物生长的影响。
生态环境;水交换能力;关联矩阵法;时间尺度方法;水体功能
天津大学
硕士
流体力学
陶建华
2013
中文
X143
79
2014-07-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）