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《长江口杭州湾及邻近海区潮汐潮流场三维数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第3期华东师范大学学报(自然科学版)No.32001年9月JournalofEastChinaNormalUniversity(NaturalScience)Sep.2001文章编号:1000-5641(2001)03-0074-11长江口杭州湾及邻近海区潮汐潮流场三维数值模拟杨陇慧,朱建荣,朱首贤(华东师范大学河口海岸国家重点实验室,上海200062)摘要:把长江河口、杭州湾及邻近海区作为整体,应用三维高分辨率非正交曲线网格河口海洋模式,模拟了4个主要分潮M2,S2,K1,O1。在长江口外半日分潮M2、S2从东南方向传入长江口和杭州湾,全日分潮K1,O1从北向南传播。这4个分潮的振幅在长
2、江口南支向上游逐渐减小,但因杭州湾和长江口北支呈喇叭状,而向上游逐渐增加。计算潮差变化过程和实测值基本一致,4个分潮潮位振幅和位相的计算值与验潮站观测值相比,误差大部分在10%以内。结合1996年2—3月长江河口现场观测,考虑了径流的作用,三维数值模拟了计算域内流场。结果表明,即使在斜压效应不太明显的口门内,流速在垂直方向存在着明显的差异,上层流速明显大于下层流速;潮流具有不对称性,由于径流的作用,落潮时间明显大于涨潮时间,落潮流大于涨潮流,但在象北支涨潮槽中,涨潮流反而比落潮流大。模拟出的以上结论与观测结论较为一致。关键词:长江河口;杭州湾;潮汐潮流;三维数值模拟中图分类号:P736.2
3、11文献标识码:A0引言长江是我国第一大河,河口地形复杂,三级分汊四口入海(南支和北支,南槽和北槽,南港和北港),口门附近存在水下沙坝(图1)。长江河口的动力过程也十分复杂,影响因子有径流、[1～4]潮流、波浪、密度流等,其中潮汐潮流在这个系统中起着重要作用。长江河口是中等强度的潮汐河口,口外是正规半日潮,口内是非正规半日潮。南支的潮差范围从口门到上游逐渐减小。口门附近的中浚测站的多年平均潮差为2.66米,最大值是4.62米。黄浦江附近的吴淞站潮差是2.21米。由于北支的河槽呈喇叭状,所以其潮差大于南支,并且由口门向上游逐渐增大。潮流在口门内作往复运动,在口门外为旋转流。通常,由于长江河口
4、径流作用,落潮流速度大于涨潮流的速度。长江口门外潮波传播方向大约为305度。杭[5,6]州湾因为喇叭形,属于强潮差海湾。以往对长江河口、杭州湾的数值研究在计算区域的确定上大都是分开的,模式较为简单,如垂向平均的二维模型,网格大都为锯齿状矩形网格。我们知道,长江口紧邻杭州湾,物收稿日期:2000-10基金项目:国家自然科学基金项目(49876002)、上海市曙光计划项目(99SG12)、上海市青年科技启明星计划项目(99QMH1404)、国家自然科学基金重点项目(49736220)作者简介:杨陇慧(1975-),女,硕士研究生.第3期杨陇慧,等:长江口杭州湾及邻近海区潮汐潮流场三维数值模拟7
5、5图1长江河口、杭州湾及邻近海区水深图(实心圆点为1996年2-3月观测点,实心菱形为潮位站)Fig.1ThebathmetryoftheChangjiangestuary,Hangzhoubayandtheiradjacentsea(Thefilledcirclesarethesitesoffieldmeasurement,thefilleddiamondsarethegaugingstations)质交换频繁,若分开计算,边界条件很难给出,也将影响计算域内计算结果。在长江口拦门沙区域,存在着盐水楔现象,斜压效应明显,表层流因径流作用向海,底层流因密度分布不匀引起的压强梯度力作用而向陆,
6、流速、流向垂向变化明显不同,这要求采用三维模式;长江河口、杭州湾岸线和底形复杂,对动力过程具有直接的强迫作用,这需要高分辨率曲线网格来拟合岸界;长江河口、杭州湾受多种动力因子作用,其相互作用是非线性的,又咸淡水混合产生的斜压效应明显,这要求采用非线性和斜压模式;因河口浅水和潮流作用,河口存在着强烈的混合作用,垂向湍流涡动粘滞和扩散系数是随时间和空间变化,这要求模式采用湍流闭合模型。以往垂向平均二维模式不能重构流场、盐度和温度等的垂向变化,也完全忽略了垂向混合过程。基于以上理由,我们建立了一个三维的、高分辨率曲线网格的、非线性的、斜压的、原始方程湍流闭合的长江口、杭州湾和邻近海区河口海洋数值
7、模式,研究此区域的动力过程。本文给出长江口、杭州湾和邻近海区的潮汐潮流模拟结果,并做动力分析。1三维数值模式因长江河口、杭州湾岸线和底形十分复杂,为更好地模拟和预报河口和海岸动力过程,模[8][9]式网格线恰当地拟合岸线和航道显得十分重要。Chen等和Zhu等基于Blumberg和Mellor[7][8,9]的三维海洋环流模式,发展了一个非正交坐标变换模式。这个模式耦合了Mellor和Ya2mada的2.5阶湍流闭合模型
