层化海洋中人工扰动诱发内波实验研究

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1、层化海洋中人工扰动诱发内波实验研究ExperimentalStudyontheInternalWavesInducedbyArtificialDisturbanceintheStratifiedOcean学科专业：水利工程作者姓名：马满仓指导教师：练继建教授天津大学建筑工程学院二零一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究

2、所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：2017年12月9日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：2017年12月9日签字日期：2017年12月9日摘要海洋内波是发生在具有稳定密度分层结构的海洋内部的波动。

3、海洋内波具有波幅大、周期长、波速慢等特点，蕴含着巨大的能量，对于海洋环境与生态系统、海洋中营养物质垂向交换、海洋地质沉积等都有重要影响。自然海洋环境中，海洋内波的诱发源很复杂，因而海洋内波具有较强的随机性，因此对于如何利用人工扰动的方式来诱发海洋内波，成为了海洋内波化害为利过程中的关键，对该项内容开展研究具有重要意义。为了探索最高效、最可行、最经济的人工扰动形式，本文针对人工扰动诱发海洋内波进行了物理模型实验研究，主要内容如下：（1）在总结国内外学者对海洋内波的理论分析、实验研究和数值模拟研究成果的基础上，分析了海洋内波的产生机理与传播特性，

4、并结合南海海域的密度跃层分布和海底地形环境，分析了在南海海域利用人工诱发海洋内波可行性。（2）建立了一种新型的海洋内波实验装置，以模拟在海洋背景剪切流环境下人工扰动诱发内波的产生、传播与演变过程；并形成了一套利用光学手段来高精度地量测实验室分层流体的界面内波的方法。（3）提出了5种不同形式的人工扰动方式，并对浮体扰动、薄膜扰动、平板打击、气囊塌陷、楔体下滑等扰动方式进行了对比实验。通过改变扰动结构物的运动速度、运动方向、上层水深等参数，系统研究了不同扰动工况所诱发界面内波的效果与规律。实验结果表明平板打击方式诱发的界面内波波幅最大，浮体扰动方

5、式诱发内波效率最高。（4）根据物模实验中所得到的具有可行性的人工扰动方案，设计了3种可应用于实际海洋环境中的人工扰动结构，并对筒状气囊、柔性薄膜和流致推板等结构的安装运行和主要优势进行了分析。关键词：海洋内波，人工扰动，界面内波，层化海洋，南海北部IABSTRACTOceanicinternalwaves(OIWs)arefluctuationsthatoccurinsidetheoceanofstabledensitystratification.TheOIWshavethecharacteristicsoflargeamplitude,l

6、ongperiodandslowwavespeed,whichcontainviolentenergyandcouldimpactonthemarineenvironmentandecosystem,verticalexchangeofnutrientsintheoceanandmarinesediments,etc.Inthenaturalocean,thesourcesofOIWsarecomplexandresultinanintenserandomnessoftheirlocalityandpropagation.Therefore,

7、thekeypointtotheprocessofconvertingthehazardofOIWsintoadvantagesistogenerateOIWsbyartificialdisturbance,anditisofgreatsignificancetofurthertheinvestigationonthetopicdeeply.Inordertoexplorethemostefficient,feasibleandeconomicartificialmeansofdisturbance,thispaperundertookaph

8、ysicalexperimentalstudyontheartificiallyinducedOIWs.Themaincontentsareasfollows:(1