【摘要】：海岸、河口區(qū)位于陸海交匯地帶，動力條件多變，地貌演變迅速，沉積過程復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境脆弱，尤其是近年來，人們對近岸海洋資源的過度開發(fā)和利用，使得近岸區(qū)域的環(huán)境逐漸惡化，嚴(yán)重浪費(fèi)海岸帶資源和破壞生態(tài)環(huán)境。波浪和潮流作為主要的動力因素，在這些過程中起著重要的作用。近岸物質(zhì)輸運(yùn)對于海岸線和海岸帶地形的改變尤其重要，研究實(shí)際海洋中物質(zhì)輸運(yùn)的機(jī)制和輸運(yùn)特征，對開發(fā)近岸海洋工程有重要的意義。 本文主要通過數(shù)值模擬的方式研究純潮流和波浪、潮流共同作用下，渤海灣近岸泥沙的輸運(yùn)規(guī)律。根據(jù)實(shí)際調(diào)查的天津近岸水文資料和歐洲中尺度氣象中心ECMWF再分析波浪數(shù)據(jù)，驗(yàn)證ECOMSED三維水動力模型和SWAN波浪模型在研究海域的適用性。水動力模型采用了大、小區(qū)嵌套的方式來模擬研究海域的潮流場，波浪模型則采用三重嵌套的方式進(jìn)行模擬，其中輸入的海面10m高度風(fēng)場是采用邊界動力學(xué)模型和邊界層二層診斷模型得到，從而最終得到研究時(shí)間段渤海灣的波浪參數(shù)。在驗(yàn)證結(jié)果基本吻合的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了兩模型聯(lián)合作用下渤海灣整個海灣的懸浮泥沙特征，并分析了兩者動力因素條件下潮流、底應(yīng)力和含少量的比較，同時(shí)具體分析了天津南港工業(yè)區(qū)建設(shè)后天津近海區(qū)域泥沙在一般天氣和給定大風(fēng)過程中懸浮泥沙的分布特征。 通過對研究海域模擬的數(shù)據(jù)結(jié)果分析表明，ECOMSED三維模型和SWAN波浪模型在研究渤海灣水動力、含沙量和波浪參數(shù)（有效波高、波向、平均周期）等方面是可行的，其模擬的結(jié)果可以較真實(shí)地反映研究海域的水動力場和波浪場。渤海灣的懸浮泥沙濃度在僅考慮潮流作用下，整體的濃度不大，范圍在0.005kg/m~3~0.06kg/m~3，因受地形的影響等值線基本上和等深線是重合的，高濃度分布于近岸海域，并隨著水深的增加而減小。波流共同作用下的懸浮泥沙分布在量值上與純潮流作用下偏大，范圍在0.005kg/m~3~0.1kg/m~3，但分布特征沒有多大的變化，高濃度海域在5m等深線以淺的區(qū)域。通過對兩者動力因素情況下含沙量和底應(yīng)力的分析，表明波浪在泥沙輸運(yùn)的過程中有重要的作用。波浪作用可導(dǎo)致近底水體的擾動和攪拌，產(chǎn)生大的湍流，從而增加底部剪切應(yīng)力，同時(shí)拖曳力的增加也影響了近岸的潮流場。 在渤海灣懸浮泥沙研究的基礎(chǔ)上，針對天津近海區(qū)域的海洋工程天津南港工業(yè)區(qū)的建設(shè)，對近海海域的懸浮泥沙在一般天氣和給定大風(fēng)兩種情況下進(jìn)行了模擬和分析，結(jié)果表明在一般的天氣狀況下，南港工業(yè)區(qū)近岸的懸沙濃度基本處于0.1kg/m~3，近岸濃度高于遠(yuǎn)岸，北防波堤南側(cè)在漲潮過程中由于流速大，導(dǎo)致的懸沙濃度遠(yuǎn)高于落潮時(shí)的懸沙濃度；在大風(fēng)過程中，整個海域的懸沙濃度有所提高，近岸懸沙濃度達(dá)到了0.85kg/m~3，在大風(fēng)過程中，可能導(dǎo)致航道和圍埝南部出現(xiàn)淤積的現(xiàn)象。 本文主要通過ECOMSED三維模型和SWAN波浪模型研究了渤海灣和天津近海海域的懸浮泥沙濃度分布特征和輸運(yùn)機(jī)制，模擬的結(jié)果與海洋中的實(shí)際情況基本相符合，但由于懸沙受多種因素的影響，與實(shí)際情況存在著偏差。同時(shí)針對天津南港工業(yè)區(qū)的建設(shè)做了進(jìn)一步的分析，對近岸海域物質(zhì)輸運(yùn)、地形地貌的演變有重要的研究意義。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TV148;P731.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2715005