潮優(yōu)型河口動力對水深變化的響應機制研究——以葡萄牙Guadiana河口為例
發(fā)布時間：2021-09-09 17:09
強人類活動（如航道疏浚）和自然氣候變化（如海平面上升）對近岸河口環(huán)境不同影響的辨識是目前河口海岸學研究的熱點和難點問題。在地形概化和動力簡化條件下,解析模型能夠快速辨識強人類活動和自然氣候變化對河口環(huán)境的影響,它是探討河口動力過程對外界干擾的響應機制的重要工具。本文基于前人對葡萄牙Guadiana河口不同分潮之間非線性相互作用的研究,采用一維水動力解析模型探討河口不同分潮潮波傳播過程對水深變化（模擬航道疏浚和河道淤積過程）的響應機制。研究結果表明:平均水深h的變化影響無量綱河口地形參數(shù)γ和摩擦參數(shù)c,進一步影響河口動力參數(shù)包括潮波振幅參數(shù)ζ、流速振幅參數(shù)μ、波速參數(shù)λ、潮波振幅增大/衰減率參數(shù)δ以及流速與水位之間的相位差f等;平均水深變化對河口中下游段（x=0～60km）的潮汐動力影響較大,而對河口上游段（x=60～78km）影響較弱;主要半日分潮（M2、S2、N2）對水深變化的響應略大于全日分潮（K1、O1）;航道疏浚幅度小于2m時,對河口潮汐動力格局影響不大,而當疏浚幅度大...
【文章來源】：熱帶海洋學報. 2020,39(01)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：11 頁
【部分圖文】：
Guadiana河口位置圖
由各個分潮流速與水位之間的相位差f隨距離和平均水深變化的等值線分布圖(圖5)可知,隨著平均水深的增加,相位差f逐漸增大,表明潮波性質(zhì)逐漸趨于駐波。在河口上游(x=60～78km),流速與水位之間的相位差接近90°(駐波),主要受反射波與入射波疊加的影響,且反射波在河口上游的影響強于河口下游(Cai et al,2018b)。對比圖5中半日分潮族與全日分潮族的相位差變化情況,可知全日分潮族的相位差大于半日分潮族,且平均水深的變化對半日分潮的影響大于全日分潮。根據(jù)Cai(2014)的一維潮波理論模型,河口下游(此區(qū)域反射波的影響可近似忽略)流速與水位之間的相位差可近似表達為(無限長河口相位差表達式),表明相位差主要受不同分潮的潮波振幅增大/衰減率參數(shù)δ、波速參數(shù)λ和河口的形狀參數(shù)γ的控制。由河口形狀參數(shù)γ的定義(6)可知,半日分潮的頻率近似為全日分潮的兩倍,因此其γ值約為全日分潮的1/2。圖5 Guadiana河口主要天文分潮(M2、S2、N2、K1、O1)流速與水位之間的相位差f隨著平均水深變化的等值線分布圖紅色實線代表河口實際平均水深
各個分潮流速振幅參數(shù)μ隨距離和平均水深變化的等值線分布圖如圖2所示,μ值越大表明河口流速振幅相對無摩擦矩形河口的流速振幅越大(見公式9)。在河口下游(x=0～60km),隨著平均水深的增加,半日分潮族(M2、S2和N2)的流速振幅參數(shù)μ逐漸增大,而全日分潮族(K1和O1)呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律。而在河口上游(x=60～78km),各個分潮的流速振幅參數(shù)μ幾乎不受平均水深變化的影響,且均為較小值(上游封閉端μ=0)。此外,由圖2還可知,平均水深的變化對半日分潮族的影響大于全日分潮族,這是由于全日分潮族的流速振幅與潮波振幅之比(即υ/η)遠小于半日分潮族。圖3為各個分潮的潮波振幅增大/衰減率參數(shù)δ隨距離和平均水深變化的等值線分布圖。δ>0表示潮波振幅沿程增大,δ<0表示潮波振幅沿程衰減,而δ=0表示潮波振幅沿程不變(見公式10)。由圖可見,隨著平均水深增加,半日分潮族和全日分潮族的潮波振幅增大/衰減率參數(shù)δ逐漸增大,但在河口上游(x=60～78km),潮波振幅增大/衰減率參數(shù)δ基本趨于不變。圖3中藍色實線下部δ為負值(表示潮波振幅沿程衰減),而藍色實線上部為正值(表示潮波振幅沿程增大)。隨著平均水深的增大,圖3中藍色實線與紅色實線的交點橫坐標逐漸減小,表明各個分潮沿程振幅最小值在河口沿程出現(xiàn)的位置逐漸向海方向推移,但當水深增加超過某臨界值后(如平均水深大于7m時,δM2=0),河口潮波振幅沿程增大,此時口門處潮波振幅最小。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]考慮泥沙減阻效應的潮波理論模型及其在錢塘江河口的應用[J]. 李薇,蘇正華,徐弋瑯,胡鵬,賀治國,吳保生. 應用基礎與工程科學學報. 2018(05)
[2]珠江口及鄰近海域潮汐環(huán)流數(shù)值模擬Ⅱ——河口水交換和物質(zhì)輸運分析[J]. 丁芮,陳學恩,曲念東. 中國海洋大學學報(自然科學版). 2016(07)
[3]航道疏浚中懸浮泥沙對海水水質(zhì)和海洋生物影響的數(shù)值研究[J]. 鄭志華,徐碧華. 上海船舶運輸科學研究所學報. 2008(02)
[4]珠海港高欄港區(qū)疏浚對港區(qū)泥沙回淤的影響分析[J]. 劉偉東,張心鳳,蔣星科. 人民珠江. 2007(02)
[5]廣州港出海航道疏浚工程對珠江口水動力及河勢穩(wěn)定影響研究[J]. 劉俊勇,徐峰俊. 人民珠江. 2006(04)
[6]河口疏浚對環(huán)境的影響[J]. 龐啟秀,徐金環(huán). 中國港灣建設. 2005(02)
[7]NONLINEAR EFFECTS OF TIDAL FRICTION[J]. 方國洪. Acta Oceanologica Sinica. 1987(S1)
本文編號：3392471
【文章來源】：熱帶海洋學報. 2020,39(01)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：11 頁
【部分圖文】：
Guadiana河口位置圖
由各個分潮流速與水位之間的相位差f隨距離和平均水深變化的等值線分布圖(圖5)可知,隨著平均水深的增加,相位差f逐漸增大,表明潮波性質(zhì)逐漸趨于駐波。在河口上游(x=60～78km),流速與水位之間的相位差接近90°(駐波),主要受反射波與入射波疊加的影響,且反射波在河口上游的影響強于河口下游(Cai et al,2018b)。對比圖5中半日分潮族與全日分潮族的相位差變化情況,可知全日分潮族的相位差大于半日分潮族,且平均水深的變化對半日分潮的影響大于全日分潮。根據(jù)Cai(2014)的一維潮波理論模型,河口下游(此區(qū)域反射波的影響可近似忽略)流速與水位之間的相位差可近似表達為(無限長河口相位差表達式),表明相位差主要受不同分潮的潮波振幅增大/衰減率參數(shù)δ、波速參數(shù)λ和河口的形狀參數(shù)γ的控制。由河口形狀參數(shù)γ的定義(6)可知,半日分潮的頻率近似為全日分潮的兩倍,因此其γ值約為全日分潮的1/2。圖5 Guadiana河口主要天文分潮(M2、S2、N2、K1、O1)流速與水位之間的相位差f隨著平均水深變化的等值線分布圖紅色實線代表河口實際平均水深
各個分潮流速振幅參數(shù)μ隨距離和平均水深變化的等值線分布圖如圖2所示,μ值越大表明河口流速振幅相對無摩擦矩形河口的流速振幅越大(見公式9)。在河口下游(x=0～60km),隨著平均水深的增加,半日分潮族(M2、S2和N2)的流速振幅參數(shù)μ逐漸增大,而全日分潮族(K1和O1)呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律。而在河口上游(x=60～78km),各個分潮的流速振幅參數(shù)μ幾乎不受平均水深變化的影響,且均為較小值(上游封閉端μ=0)。此外,由圖2還可知,平均水深的變化對半日分潮族的影響大于全日分潮族,這是由于全日分潮族的流速振幅與潮波振幅之比(即υ/η)遠小于半日分潮族。圖3為各個分潮的潮波振幅增大/衰減率參數(shù)δ隨距離和平均水深變化的等值線分布圖。δ>0表示潮波振幅沿程增大,δ<0表示潮波振幅沿程衰減,而δ=0表示潮波振幅沿程不變(見公式10)。由圖可見,隨著平均水深增加,半日分潮族和全日分潮族的潮波振幅增大/衰減率參數(shù)δ逐漸增大,但在河口上游(x=60～78km),潮波振幅增大/衰減率參數(shù)δ基本趨于不變。圖3中藍色實線下部δ為負值(表示潮波振幅沿程衰減),而藍色實線上部為正值(表示潮波振幅沿程增大)。隨著平均水深的增大,圖3中藍色實線與紅色實線的交點橫坐標逐漸減小,表明各個分潮沿程振幅最小值在河口沿程出現(xiàn)的位置逐漸向海方向推移,但當水深增加超過某臨界值后(如平均水深大于7m時,δM2=0),河口潮波振幅沿程增大,此時口門處潮波振幅最小。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]考慮泥沙減阻效應的潮波理論模型及其在錢塘江河口的應用[J]. 李薇,蘇正華,徐弋瑯,胡鵬,賀治國,吳保生. 應用基礎與工程科學學報. 2018(05)
[2]珠江口及鄰近海域潮汐環(huán)流數(shù)值模擬Ⅱ——河口水交換和物質(zhì)輸運分析[J]. 丁芮,陳學恩,曲念東. 中國海洋大學學報(自然科學版). 2016(07)
[3]航道疏浚中懸浮泥沙對海水水質(zhì)和海洋生物影響的數(shù)值研究[J]. 鄭志華,徐碧華. 上海船舶運輸科學研究所學報. 2008(02)
[4]珠海港高欄港區(qū)疏浚對港區(qū)泥沙回淤的影響分析[J]. 劉偉東,張心鳳,蔣星科. 人民珠江. 2007(02)
[5]廣州港出海航道疏浚工程對珠江口水動力及河勢穩(wěn)定影響研究[J]. 劉俊勇,徐峰俊. 人民珠江. 2006(04)
[6]河口疏浚對環(huán)境的影響[J]. 龐啟秀,徐金環(huán). 中國港灣建設. 2005(02)
[7]NONLINEAR EFFECTS OF TIDAL FRICTION[J]. 方國洪. Acta Oceanologica Sinica. 1987(S1)
本文編號：3392471
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