渤海被津、冀、遼、魯四省市環(huán)抱,是中國最大的內(nèi)海。環(huán)渤海地區(qū)人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)展活躍,是中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎之一。然而,在經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展的同時,渤海面臨的環(huán)境壓力也日益增長。水動力環(huán)境是影響渤海整體環(huán)境質(zhì)量的重要因素,是保護(hù)和治理渤海環(huán)境的關(guān)鍵所在。本文以水動力學(xué)數(shù)學(xué)模型為主,結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查及地球化學(xué)分析,對渤海水動力環(huán)境進(jìn)行了研究和探討。建立了一種新的地下水-地表水全耦合數(shù)學(xué)模型�；诤┑叵滤偷乇硭匀宦�(lián)系的事實,從基本的控制體出發(fā),推導(dǎo)出了一組形式統(tǒng)一的、適用于地下水和地表水運動耦合模擬的方程,對該方程組進(jìn)行差分離散,建立了一種新的地下水-地表水全耦合數(shù)學(xué)模型,并對模型進(jìn)行了基本驗證。該模型不區(qū)分地下水和地表水,將二者視為統(tǒng)一整體,采用統(tǒng)一的方程和數(shù)值格式進(jìn)行計算,為地下水和地表水的全耦合計算開辟了新的途徑。在模擬具有廣闊潮間帶的海域的地表水運動時,由于該模型可以將地下水納入計算域統(tǒng)一計算,無需為處理移動邊界而對水深進(jìn)行截斷,從而具有很好的質(zhì)量和動量守恒性。將水動力學(xué)模型與地球化學(xué)分析相結(jié)合,對渤海三大海灣之一的渤海灣的水動力條件、沉積狀況和沉積物中重金屬含量的分布及三者的關(guān)系...

【文章頁數(shù)】：159 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
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第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究綜述
        1.2.1 水動力學(xué)模型
        1.2.2 動邊界處理及地下水地表水耦合
        1.2.3 海洋重金屬污染和海底沉積狀況
        1.2.4 海灣及河口水交換研究
        1.2.5 波浪模型
        1.2.6 風(fēng)暴潮的數(shù)值模擬
    1.3 本文主要工作
第二章 水動力學(xué)模型及其基本驗證
    2.1 控制方程
        2.1.1 方程的推導(dǎo)
        2.1.2 邊界條件
    2.2 數(shù)值格式
    2.3 模型基本驗證
        2.3.1 穩(wěn)態(tài)地下水
        2.3.2 直立面孔隙介質(zhì)中的地下水波的傳播
        2.3.3 緩坡海岸上的驗證
        2.3.4 受潮汐影響的封閉瀉湖
        2.3.5 波浪在透水防波堤中的透射與反射
    2.4 本章小結(jié)
第三章 研究區(qū)域與觀測數(shù)據(jù)
    3.1 渤海及渤海灣概況
    3.2 渤海灣海洋調(diào)查
    3.3 數(shù)據(jù)測量和樣品處理
        3.3.1 流速和水位觀測
        3.3.2 底泥的采集與測試
    3.4 本章小結(jié)
第四章 渤海灣重金屬分布特征及水動力機(jī)制
    4.1 渤海灣底泥中重金屬分布
    4.2 渤海灣環(huán)流與重金屬輸運
        4.2.1 環(huán)流和水動力條件
        4.2.2 物質(zhì)輸運模型——隨機(jī)游動粒子跟蹤模型
        4.2.3 重金屬的輸運路徑
    4.3 渤海灣海底沉積狀況
        4.3.1 ⁷Be和²¹⁰Pb沉積物測年
        4.3.2 沉積物柱狀樣中放射性同位素活度
    4.4 水動力狀況與重金屬及²¹⁰Pb放射性活度分布的關(guān)系
    4.5 本章小結(jié)
第五章 時間尺度模型與渤海水交換
    5.1 水動力學(xué)模型的長期驗證
    5.2 年齡模型
        5.2.1 年齡理論
        5.2.2 物質(zhì)輸運模型——歐拉方法
        5.2.3 邊界條件
    5.3 渤海水體年齡
    5.4 渤海水交換及半交換時間
    5.5 本章小結(jié)
第六章 波流耦合模型及渤海風(fēng)暴潮特性
    6.1 風(fēng)浪模型
        6.1.1 波作用量守恒方程
        6.1.2 波浪引起的動量通量
    6.2 波流耦合模型
        6.2.1 模型的耦合
        6.2.2 模型設(shè)置
    6.3 風(fēng)場和模型的驗證
        6.3.1 NCEPCFSR風(fēng)場數(shù)據(jù)修正及驗證
        6.3.2 潮流模型驗證
        6.3.3 波浪模型驗證
        6.3.4 波流耦合(風(fēng)暴潮)模型驗證
    6.4 渤海風(fēng)暴潮增水的影響因素
        6.4.1 波浪對增水的影響
        6.4.2 波浪對流動的影響及渤海風(fēng)暴潮的成因
        6.4.3 潮汐對增水的影響
    6.5 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄
    A.1 連續(xù)性方程
    A.2 運動方程
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號：3748169