湄洲灣位于福建省東部,緊鄰臺灣海峽,具有豐富的海洋經(jīng)濟(jì)資源和重要的政治軍事地位,但隨著人口的快速增長,其土地資源匱乏的短板不斷凸顯。為了克服這一矛盾,湄洲灣政府主持了多起圍填海工程。圍填海工程在促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的同時也破壞了海灣內(nèi)生態(tài)環(huán)境的自然平衡,更有甚者將會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)的不可持續(xù)發(fā)展。此外,每年夏秋兩季,湄洲灣都會遭受由風(fēng)暴潮、大風(fēng)大浪和內(nèi)陸洪水帶來的巨大損失。當(dāng)臺風(fēng)靠近海灣時,較低的臺風(fēng)中心氣壓會提升海灣附近的水位,并且伴隨著強(qiáng)勁的海面風(fēng)力所產(chǎn)生的風(fēng)生流,大量海水涌入海灣,導(dǎo)致海灣內(nèi)水位顯著上升,給海灣帶來了巨大威脅。因此,模擬圍填海工程對湄洲灣水動力環(huán)境和泥沙輸運(yùn)情況的影響,并考慮臺風(fēng)過程和圍填海工程相結(jié)合的聯(lián)合作用,具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文基于FVCOM模型,采用非結(jié)構(gòu)化三角網(wǎng)格構(gòu)建了湄洲灣三維斜壓水動力泥沙波浪耦合模型,并基于圍填海工程前后的模擬結(jié)果,從粒子軌跡、滯留時間、納潮容量、余流場、污染物輸運(yùn)特征、泥沙輸運(yùn)特征和風(fēng)暴潮增水波浪這七個方面研究了圍填海工程對湄洲灣水動力環(huán)境和泥沙輸運(yùn)的影響。整體上看,圍填海工程極大改變了海灣內(nèi)岸線特征,使得海灣進(jìn)一步束窄。圍填海工程后,海灣面積減少137.32 km~2;灣內(nèi)粒子運(yùn)動軌跡束緊,運(yùn)動強(qiáng)度呈現(xiàn)一定程度的縮減,湄洲島環(huán)流趨勢有所增強(qiáng),湄洲島上方粒子運(yùn)動軌跡轉(zhuǎn)變?yōu)榫�型,灘涂區(qū)域粒子運(yùn)動軌跡線型程度提升;灣內(nèi)大部分區(qū)域滯留時間增加,側(cè)向?yàn)稠攨^(qū)域和橫向通道區(qū)域滯留時間減少,外海區(qū)域滯留時間基本不變;納潮量呈現(xiàn)出減少趨勢,具體表現(xiàn)為大潮期間減少0.65×10~9 m~3,小潮期間減少0.44×10~9 m~3;位于橫向通道右隅的順時針余流消失不見,矩形角區(qū)域出現(xiàn)逆時針余流分布,湄洲島周圍余流呈縮小趨勢,灘涂上方余流強(qiáng)度減弱,小潮期間余流場對圍填海工程敏感度更高;污染物擴(kuò)散強(qiáng)度沿潮汐通道方向減弱,沿橫向通道方向擴(kuò)散增強(qiáng),矩形角區(qū)域出現(xiàn)明顯滯流現(xiàn)象,潮汐通道潮流強(qiáng)度減弱,橫向通道潮流強(qiáng)度增強(qiáng);湄洲灣內(nèi)大部分區(qū)域懸沙濃度降低,湄洲島西部和側(cè)灣頂部懸沙濃度增加,矩形角上部區(qū)域、Z4區(qū)域北側(cè)和湄洲島西部區(qū)域呈現(xiàn)淤積趨勢,Z4區(qū)域南側(cè)、Z2區(qū)域和橫向通道區(qū)域呈現(xiàn)沖刷趨勢;最大風(fēng)暴潮增水增加0.06 m,最大有效波高減少0.09 m,橫向通道和湄洲島東部區(qū)域有效波高略有提升。上述研究成果可為湄洲灣后續(xù)的工程設(shè)計(jì)、環(huán)境保護(hù)、污染物排放控制、疏浚工程規(guī)劃等提供建議。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P756.8

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本文編號：2714078