理想河口盐度层化的减阻效应

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1、理想河口盐度层化的减阻效应Dragreductioninducedbysalinitystratificationinanidealizedestuary学科专业：水利工程作者姓名：杜雅静指导教师：张庆河教授天津大学建筑工程学院二零一七年十二月摘要本文建立了半闭合式的理想河口模型，基于FVCOM三维水动力及盐度模型模拟水动力和盐度扩散过程，通过比较考虑盐度和不考虑盐度的理想河口获得了盐度层化对河口水动力的影响规律，并分析了潮差和径流量对盐度层化及其减阻效应的影响。本文的主要结论如下。盐度层化对水动力的影响体现在

2、垂向平均流速、流速剖面、摩阻特征三个方面。盐度层化使得水体的平均流速增大，且流速变化有所滞后；在大部分时刻盐度层化使得底部流速减小、上层流速增大，在层化比较剧烈的部分测站的落憩前后，由于盐水楔的存在，水体出现环流，而不考虑盐度层化的算例中无环流出现；摩阻特征上，盐度层化使得摩阻流速和粗糙高度减小，体现出减阻的特点；有环流（落憩前后）时，由于底部流速变化剧烈，得出方向相反且数值很大的摩阻流速。同时，各测站垂向平均流速滞后的相位、平均流速的增大幅度、在落急时刻的减阻程度都与当地的层化参数有明显的正相关关系，层化参数

3、越大，减阻效应越明显。盐度层化减阻的机理可以解释为，考虑盐度的垂向紊动系数和紊动动能远小于不考虑盐度的情况。盐度层化的减阻效应是由于层化有效抑制了紊动，水流垂向掺混变弱，能量耗散减弱，剪切流发育，宏观上达到了减阻的效果。就盐度层化引起减阻的影响因素而言，潮差对减阻效应的影响为：潮差越大，层化的减阻效应的强度和范围越小。径流量对减阻效应的影响为：径流量越大，层化的减阻效应的强度越大，且减阻的范围向外海移动。关键词：盐度层化；减阻；理想河口；FVCOMIABSTRACTA numerical modelling i

4、nvestigationbased on FVCOMwasconducted for an idealized semi-closedpartially mixedestuary.The scenarios with and without salinity were compared to analyse the effect of salinitystratificationon water flow.T The effect of tide amplitude and river runoff on th

5、e dragreductionwas also studied.The main conclusions of this paper are as follows.The influence of salinity stratificationon the hydrodynamic dynamicsis embodied in three aspects: the vertical average velocity, the velocity profile and the friction character

6、istic.The vertically averagedvelocity is increased by the salinity stratificationand the change of flow velocitylagsbehind.During most of the timein a tideperiod, the flowvelocitynear bottom decreasesand flowvelocitynear surfaceincreasesbecause of the existe

7、nce of salinity stratification. The velocity shows a reasonable estuarinecirculationinduced by theexistence of salt wedgebefore and after the ebb in some stations, while there is nocirculation in the case without considering salinity stratification there is 

8、nocirculation. Besides, the roughness lengthand friction velocityare both reduced bythe salinitystratificationexcept when there is estuarinecirculation. As forspatialdistribution, the delay of v