【摘要】：21 世紀(jì)是“海洋的世紀(jì)”。海洋擁有著豐富的資源，是人類生產(chǎn)生活重要的 生態(tài)支持系統(tǒng)。但是近年來隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展大量污染物進(jìn)入了海洋，對(duì)海洋 環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。對(duì)海洋環(huán)境進(jìn)行污染控制和治理就必須了解海洋的水交 換能力。對(duì)于渤海灣這樣的半封閉海灣，研究其海水交換特性對(duì)于其環(huán)境的治理 和污染控制具有重要的意義。本文在前人工作的基礎(chǔ)上提出了基于數(shù)值計(jì)算水交 換的方法并應(yīng)用于渤海灣。 本文建立了平面二維的水動(dòng)力學(xué)模型和平面二維對(duì)流擴(kuò)散模型，使用有限差 分的 ADI 方法對(duì)模型進(jìn)行離散。編制了相應(yīng)的軟件及其前后處理和動(dòng)態(tài)演示系 統(tǒng)。并用實(shí)驗(yàn)室突擴(kuò)水槽實(shí)驗(yàn)結(jié)果和渤海灣實(shí)測(cè)資料對(duì)數(shù)學(xué)模型及其系數(shù)進(jìn)行了 校正和驗(yàn)證。模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。 研究了海灣水交換的機(jī)理，，廣泛收集和整理了各種資料，系統(tǒng)地分析和評(píng)價(jià) 了目前已有的各種水交換模式。對(duì)海灣進(jìn)行數(shù)值模擬，并比較了各種水交換模式 的結(jié)果，認(rèn)為當(dāng)前的幾種水交換計(jì)算方法應(yīng)用于大面積海灣會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。 提出了用半交換周期來表征海水交換能力及其分布特征的數(shù)值計(jì)算方法。 本文用建立的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值水交換計(jì)算方法對(duì)渤海灣的水交換進(jìn)行了數(shù) 值模擬，計(jì)算了渤海的潮致歐拉余流場(chǎng)，得到了渤海灣水交換能力的空間分布， 結(jié)果顯示渤海灣中一些海域水交換能力較差。最后，考慮了排污的影響，計(jì)算了 天津海域排污口處的質(zhì)點(diǎn)在渤海海域的運(yùn)動(dòng)狀況和排出污染物的對(duì)流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 及其分布。
【圖文】：

擴(kuò)散水槽測(cè)點(diǎn)位置示意圖

第四章 渤海灣的海水交換用的數(shù)值積分方法有歐拉法和龍格庫塔方法等。其中 t為計(jì)算中采用的時(shí)間步長(zhǎng)。[ ( ) ( )]0012VX,ttVX,ttXXnLnLnnvvvvvv+ + =++(4-9)質(zhì)點(diǎn)所在的單元確定以后，通過單元節(jié)點(diǎn)上的速度值iVv經(jīng)過線性插值可以計(jì)算出質(zhì)點(diǎn)的速度LVv。圖 4-11 為由北塘口排放出的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，從圖中可以看由北塘口所排放出的質(zhì)點(diǎn)在渤海灣西北部形成一個(gè)環(huán)流，只有很少的質(zhì)點(diǎn)流出該海域，說明該處海水交換很少，這與數(shù)值模擬水交換的結(jié)論是一致的。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：P715

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本文編號(hào)：2643908