海湾水库库底形态对库水咸化影响的模拟研究

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1、分类号：X524密级：不保密UDC：556学校代码：11065硕士学位论文海湾水库库底形态对库水咸化影响的模拟研究薛青美指导教师隋玉柱教授高增文副教授学科专业名称环境科学与工程论文答辩日期2015年6月6日摘要海湾堵港蓄淡水库普遍存在水质咸化的问题，本文以沐官岛水库为研究对象，通过水槽实验对斜坡沉积物对边界层形态和盐分分布的影响、深潭内咸水淡化机制及水库蓄水初期水盐运移机制进行了探讨。分析了边界层各参数（边界层厚度、边界层上下边界盐分浓度、单位面积总含盐量）随时间的变化，探讨斜坡沉积物条件下底边界层的形态与盐分分布规律；

2、并通过分析表层沉积物孔隙水-底层水盐分的时空分布特征，探究蓄水初期斜坡、深潭沉积物-水界面上的盐分运移方式；通过监测深潭-斜坡系统不同位置盐分的时空分布，探究深潭分别在蓄水时盐分运移的影响和蓄水期间咸水的淡化机制。结果表明：（1）对于斜坡沉积物，边界层沿着沉积物呈楔形分布；三个不同水深位置边界层上边界盐分浓度相近，而边界层下边界盐分浓度、边界层厚度呈现：深水区>中心区>浅水区的趋势，同时有风、有进出水条件下深水区边界层的单位面积总含盐量比中心区、浅水区高出0.10-0.60kg/m2，这表明斜坡对盐分具有显著的聚集效应。

3、（2）在斜坡风、进出水影响实验进行到325h时，与无风、无进出水实验相比，有风有进出水的上覆淡水盐分浓度高出0.23g/L，边界层厚度小于1.2cm，单位面积含盐量比较低。表明风、进出水对斜坡沉积物孔隙水和底边界层中盐分释放的增强作用程度比较大。（3）深潭中咸水在蓄水初期淡化速度较快，之后底边界层中盐分进入上覆淡水的速度逐渐趋于平缓。（4）实验初期深水区水体中盐分浓度比同一水平位置上沉积物孔隙水要高，这种大的密度梯度产生了密度流，盐分从坡底水通过水平运移方式进入浅水区沉积物孔隙水，并使两者盐分迅速达到平衡。（5）海湾水库

4、沉积物呈斜坡、深潭形态时，蓄水水流可以使表层沉积物中的盐分尽可能的排出。（6）在蓄水初期，为防止高咸水盐分重新进入沉积物，坡底咸水应及时排除；在水库运营管理过程中，利用斜坡、深潭对盐分的聚集效应，在坝前定期排除库底高盐水。关键词：斜坡-深潭；楔形边界层；盐分聚集；密度流；水平运移AbstractSaltywaterqualityissuesiscommonforestuaryreservoir.InordertoresearchMuguandaoreservoir,theflumeexperimentswerecondu

5、ctedtoexploretheeffectoftheslopesedimentsonthemorphologyofboundarylayerandthedistributionofsalt,thedesalinationmechanismofsaltywaterinpoolandthetransportmechanismofwaterandsalthappenedinearlyreservoir.Theparametersofbenthicboundarylayerchangingwithtime,suchasthes

6、altconcentrationoftheupper/underboundarylayer,thethicknessofboundarylayerandthetotalsaltmassperunitarea,wereanalyzedtoexploretheeffectsofslope-sedimentontheshapeofboundarylayerandthedistributionofsaltinaestuaryreservoir.Thetemperal-spatialdistributionofsaltinthep

7、orewaterofsedimentsandinthebottomwaterwascomparedtoexplorethesalttransportbetweenthesedimentsandbottomwater.Thetemperal-spatialdistributionofsaltinpool-slopesystemwasmonitored,toexploretheinfluenceofpooltosalttransportanddesalinationmechanism.Theresultsshowedthat

8、:(1)Thebenthicboundarylayerwasintheshapeofawedge,andthesaltconcentrationoftheupperboundarylayerofthethreepositionwereclose,whileboththesaltconcentrationofthelo