中时间尺度磨刀门咸潮活动规律初步研究

摘要

近10余年来，珠江河口咸潮上溯现象以及由此引起的用水安全和环境问题受到人们的广泛关注。近几年枯水季节，咸潮对磨刀门河道取水口的影响程度愈益加重，已经严重影响到了珠海、澳门地区的生活供水。基于磨刀门水域的水质安全对当地社会经济发展的战略意义，治理咸潮问题成为当务之急。咸潮上溯取决于淡水径流及潮汐动力的相互作用，而河道水深、风浪、河口地形、海平面变化等因素是咸潮形成与发展的重要影响因素。本文以磨刀门咸潮为对象，分析磨刀门咸潮资料，综合采用物理模型、三维数值模型对咸潮活动规律和影响因素展开研究。
　　 根据研究结果得到以下初步认识：
　　 （1）河道径流量是影响咸潮上溯的最主要因素，进入河口的径流量越大，受其压迫，咸潮上溯距离越小。如在一个完整潮周期下，上游马口站径流每增加1000m3/s，磨刀门灯笼山处咸潮上溯距离则平均减少2．6km。由于河口上游径流呈现季节性变化，河口盐度也相应地呈现季节性变化。
　　 （2）潮汐对咸潮上溯的作用至关重要。潮汐动力影响最稳定且具有一定周期性。珠江三角洲为不规则半日潮，每日均有两次潮涨潮落过程，在每月的朔、望两日，涨潮过程中潮水位将达最大值。这种周期性也使得咸潮具有周期性。
　　 （3）磨刀门水道口门区的拦门沙对咸潮上溯的影响表现为拦门沙降低后，河口掺混更为充分；在拦门沙外沿岸流的影响下，淡水损失更快。总体上拦门沙侵蚀加深使得上溯距离进一步增加。
　　 （4）磨刀门水道盐度垂向分布规律为底层最大，中层次之，表层最小，同时可以看到明显的盐水楔现象。在横向上，磨刀门水道左岸较深，盐度高于右岸。

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第一章 绪论

1.1 研究的意义与背景

1.1.1 咸潮的演进

1.1.2 咸潮的危害

1.2 咸潮规律的研究现状

1.2.1 国外研究进展

1.2.3 国内研究现状

1.3 咸潮关键计算指标

1.3.1 盐、淡水混合指标

1.3.2 咸潮上溯距离

1.4 中时间尺度及其意义

1.5 本文研究工作

1.5.1 研究内容

1.5.2 主要创新点

第二章 磨刀门水道咸潮特征及影响因素分析

2.1 水域的基本特征

2.2 径流

2.2.1 径流量

2.2.2 季节变化

2.2.3 年际变化

2.2.4 径流对咸潮活动的影响

2.3 潮汐

2.3.1 潮汐特征

2.3.2 潮流特征

2.3.3 潮汐对咸潮活动的影响

2.4 波浪与拦门沙

2.4.1 波浪动力特征

2.4.2 波浪与拦门沙对咸潮活动的影响

2.5 影响因素统计回归分析

2.5.1 马口流量与挂定角盐度回归分析

2.5.2 波浪、流量与盐度的逐步回归分析

2.5.3 平岗泵站盐度分析

第三章 磨刀门物理模型试验研究

第四章 磨刀门咸潮活动数值模拟

4.1 研究内容

4.2 计算模型

4.3 控制方程式

4.3.1 垂直坐标系系统

4.3.2 广义拉格朗日中值参考系

4.3.3 静水压力

4.3.4 水平动量守恒

4.3.5 连续方程

4.3.6 输移方程

4.4 边界条件

4.4.1 运动边界条件

4.4.2 底边界条件

4.4.3 输移边界条件

4.4.4 开边界条件

4.4.5 地形条件

4.5 模型验证

4.5.1 流速结果验证

4.5.2 盐度结果验证

4.6 计算及结果分析

4.6.1 盐度平面分布

4.6.2 盐度垂向分布数值计算结果

结论

参考文献

致 谢