钱塘江河口围涂工程对杭州湾水动力环境影响的数值模拟研究

摘要

本文基于MIKE软件平台，建立了覆盖杭州湾、长江口及其邻近海域的大尺度东海水动力三维模型，并基于该模型构建了杭州湾水动力水质模型，探讨了钱塘江河口围涂工程对杭州湾的潮流场、盐度场以及水质的影响，论文的主要工作分为如下几点:
　　(1)介绍了国内外水动力、水质模型的研究进展，以及涉及围海工程的相关研究成果。
　　(2)详细的介绍了MIKE模型中所涉及到的基本方程以及数值方法。
　　(3)构建了大尺度东海水动力三维模型，并从潮位、潮流、温盐三个方面对其进行了验证。验证结果显示模型模拟结果与实测数据拟合较好，模型能较好的模拟杭州湾及其邻近海域水动力及温盐变化过程。
　　(4)由大尺度东海水动力三维模型模拟绘制杭州湾水域的涨潮、落潮时的流场图以及冬夏季表、底层的盐度平面分布图，并对其进行了分析论证。结果表明杭州湾潮流以往复流为主，落潮流自西向东流出，潮流流速自湾顶向湾口逐渐增大，涨潮流流向为自东向西，湾顶流速大于湾口流速。杭州湾水域盐度在平面分布上存在一定的梯度，从湾顶到湾口盐度逐渐增加，并且受长江淡水径流的影响，湾口盐度分布呈现北低南高的趋势。在纵向分布上，受强潮流混合作用，杭州湾内的盐度垂直分布较为均匀，表层和底层的盐度等值线没有明显差异。在时间分布上，受径流洪水期与枯水期的影响，冬季盐度高于夏季盐度。
　　(5)构建了杭州湾水动力水质模型，用实测的叶绿素、无机氮以及无机磷的浓度变化对模型进行验证。模型验证良好后，以此为基础从潮流场、盐度场、水质三个方面模拟分析钱塘江河口围涂工程对杭州湾水动力水环境的影响。结果表明，工程的实施并未对杭州湾内的潮流场造成显著影响，仅在工程区附近增大了水体的流速。盐度场方面，围涂工程的实施使得杭州湾水域的盐度有了一定程度的降低，低盐度区域面积扩大，水域的盐度等值线有一定程度的回退，但并未破坏杭州湾水体原本的盐度场结构。水质方面，工程后，无机氮和叶绿素浓度较工程前均有一定程度的升高，并且高污染物浓度的水域变得狭长，受污染的陆域面积增加，径流污染物也输移扩撒的更远，工程的实施加剧了杭州湾水域的污染。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 国内外研究概况及发展趋势

1．2．1 水动力数值模型研究进展

1．2．2 水质模型研究进展

1．3 围海工程研究进展

1．4 钱塘江河口研究进展

1．5 本文研究工作

2 研究区域概况

2．1 研究区域范围

2．2 自然环境概况

2．2．1 气象要素

2．2．2 海洋水文

2．2．3 陆地水文

2．2．4 灾害性天气

2．3 社会环境概况

3 数学模型

3．1 数学模型基本方程

3．1．1 控利万柱

3．1．2 温盐输运万程

3．1．3 涡粘系数

3．1．4 方程转换

3．2 数值方法

3．2．1 空间离散

3．2．2 时间积分

3．2．3 边界条件

4 模型设置及验证

4．1 模型配置

4．1．1 模型范围及网格设置

4．1．2 边界条件

4．1．3 初始条件

4．1．4 模型参数

4．2 模型验证及结果分析

4．2．1 潮位验证

4．2．2 潮流验证

4．2．3 潮流场分析

4．2．4 温盐验证

4．2．5 盐度场分析

4．3 本章小结

5 杭州湾水动力及水质模拟

5．1 模型配置

5．1．1 范围及网格设置

5．1．2 边界及初始条件设置

5．1．3 模型参数设置

5．2 模拟结果及数据分析

5．2．1 潮流场分析

5．2．2 盐度场分析

5．2．3 水质验证

5．3 本章小结

6 钱塘江河口围涂工程对杭州湾水动力水环境的影响

6．1 钱塘江河口围涂工程简介

6．2 围涂工程前后的模型配置

6．3 围涂工程对潮流场的影响

6．4 围涂工程对盐度场的影响

6．5 围涂工程对水质的影响

6．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢