廉州灣潮流深槽維持的動(dòng)力機(jī)制及其演變趨勢(shì)的數(shù)值研究

發(fā)布時(shí)間：2019-09-02 07:58

【摘要】：廉州灣潮流深槽作為進(jìn)出北海港的天然航道，是海洋水動(dòng)力場(chǎng)動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)果，它不僅是連接灣內(nèi)與灣外水體的重要通道，更是維護(hù)北海銀灘國(guó)家級(jí)旅游度假區(qū)水質(zhì)潔凈的天然屏障。通過(guò)對(duì)比歷史海圖水深發(fā)現(xiàn)，廉州灣水下淺灘總體向?yàn)惩饩徛七M(jìn)，但潮流深槽水深基本維持不變。本文結(jié)合實(shí)地調(diào)查資料，通過(guò)數(shù)值模擬的方法，研究自然狀態(tài)下潮流深槽維持其現(xiàn)有狀態(tài)的動(dòng)力機(jī)制，及其在人類(lèi)活動(dòng)影響下的演變趨勢(shì)，旨在為合理利用廉州灣海洋資源，保護(hù)廉州灣深水航道及半島南岸旅游資源提供科學(xué)的理論依據(jù)和指導(dǎo)。首先，本文選用ECOM（Estuarine and Coastal Ocean Model）模式建立了廉州灣水動(dòng)力模型，對(duì)廉州灣潮流進(jìn)行了模擬，并結(jié)合實(shí)測(cè)資料與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，為研究潮流深槽維持的動(dòng)力機(jī)制提供了穩(wěn)定的水動(dòng)力場(chǎng)。其次，綜合考慮南流江枯、平、豐水期的徑流條件和大、小潮的變化，利用CART理論（Constituent-orientedAge and Residence timeTheory），對(duì)南流江水齡進(jìn)行了計(jì)算，得到廉州灣內(nèi)水齡分布的時(shí)空變化特征；同時(shí)，采用質(zhì)點(diǎn)追蹤方法，得到來(lái)自南流江的水質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入廉州灣后的輸運(yùn)軌跡，綜合質(zhì)點(diǎn)追蹤與水齡的研究結(jié)果，分析南流江所攜帶的水沙在廉州灣內(nèi)的輸運(yùn)分布規(guī)律。然后，對(duì)廉州灣的泥沙輸運(yùn)和海底沖淤進(jìn)行研究，分析自然狀態(tài)下潮流深槽的變化趨勢(shì)。最后，，根據(jù)廉州灣的海洋功能區(qū)劃和實(shí)際需要，考慮未來(lái)可能出現(xiàn)的填海造地工程，對(duì)填海造地后廉州灣的水動(dòng)力場(chǎng)進(jìn)行模擬，通過(guò)對(duì)比工程前后廉州灣內(nèi)的水動(dòng)力場(chǎng)和泥沙輸運(yùn)場(chǎng)，分析在未來(lái)的人類(lèi)活動(dòng)影響下廉州灣潮流深槽的演變趨勢(shì)。從物質(zhì)輸運(yùn)的角度看，南流江淡水輸運(yùn)的時(shí)空分布差異對(duì)于潮流深槽的維持有重要作用。南流江水齡的計(jì)算結(jié)果表明，時(shí)間上，淡水從南流江的口門(mén)處向西離開(kāi)廉州灣的時(shí)間約為10天左右，而輸運(yùn)到冠頭嶺則需要45天以上，在這期間，淡水?dāng)y帶的大部分泥沙基本已經(jīng)沉降�？臻g上，南流江攜帶的物質(zhì)更多地向南流江三角洲、廉州灣西部及西南部輸運(yùn)，向深槽方向輸運(yùn)相對(duì)較少，因而有利于深槽的維持。此外，質(zhì)點(diǎn)追蹤的結(jié)果與水齡的計(jì)算結(jié)果基本一致，即南流江所攜帶的泥沙大部分沿廉州灣的西部及西南部流出灣外，而不會(huì)在深槽處發(fā)生堆積，有利于深槽的維持。從海底沖淤的角度看，在潮流深槽區(qū)域，潮周期最大剪切應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于深槽周?chē)�，深槽處于沖刷狀態(tài)，泥沙不容易落淤，這是深槽維持的主要原因。計(jì)算結(jié)果表明，廉州灣潮流深槽在自然狀態(tài)下以每年0.2~0.4cm的速度發(fā)生沖刷。灣內(nèi)填海造地工程會(huì)導(dǎo)致工程附近局部海域余流變化較大，造成工程局部泥沙沖刷，但如果設(shè)計(jì)合理，人工島的存在僅會(huì)輕微削弱沖刷的程度，但不會(huì)改變潮流深槽的沖刷狀態(tài)。
【圖文】：

潮流玫瑰圖,分潮,計(jì)算值,實(shí)測(cè)值