罗源湾围垦前后水动力环境的变化研究

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1、中国海洋大学硕士学位论文罗源湾围垦前后水动力环境的变化研究姓名：李真申请学位级别：硕士专业：物理海洋指导教师：鲍献文20090601罗源湾围垦前后水动力环境变化的影响研究摘要罗源湾是福建省的六大深水港湾之一，位于福建省东北部沿海，属窄口型海湾，仅在东北角有一与外海连通的唯一渠道——可门水道。湾内有大片的滩涂浅海，同时又地处闽浙丘陵地带，土地资源不足，从上个世纪六十年代就开始了围海造田活动，围垦给地方带来巨大经济利益的同时也带来了很多负面效应，近年来，罗源湾内水环境质量逐步下降，水动力环境改变，纳潮量减小，海水自净能力下降等，这些环境问题为将来地方经济

2、的和谐持续发展埋下了隐患。本文针对罗源湾内地形复杂，岸线曲折，并有大面积的滩涂存在的特性，使用三维水动力模型FVCOM对其进行数值模拟。由于FVCOM模式采用的是有限体积法，无结构化三角形网格系统，同时其干湿网格处理方法可以很好地解决滩涂的“淹”和“露"的问题，因而本文使用该模式建立罗源湾海域的水动力模型，并用实测资料验证以确保其准确性。首先模拟了现状下罗源湾内的水动力环境，得到其流场、余流场的分布情况，并计算了纳潮量、水交换率等。其次为了重现三大围垦前罗源湾的水动力环境，在相同的水动力条件下，重新设计数值实验，得到围垦前罗源湾的潮汐、流场、余流场、

3、纳潮量和水交换率等水动力要素。通过对比，湾内主要分潮M2、S2基本保持不变，但浅水分潮M4和MS4受到较大影响，其振幅增大60％，迟角减小10％左右，通过计算潮位的浅水分潮系数发现现状其呈现缓慢线性增加的态势，围垦前的增长幅度要远大于现状，两条线路分别是现状的2．5倍和2倍，特别在靠近松山和大官坂围垦区其浅水分潮系数增长幅度最大，即潮波的非线性效应增强最大，且通过对比特征点位置得知其变化大小与是否靠近围垦区有密切关系，所以在罗源湾滩涂对浅水分潮的影响巨大。由于围垦造成的滩涂缺失，使得在相同条件下流入流出湾内的水量减小，所以罗源湾在围垦前的平均流速要大

4、于现状，并且在涨落潮过程中最大流速大于0．6m／s的区域，落潮大于涨潮，并且不论涨落潮都是沿西北深槽呈带状分布，现状情况下则限于119．73。以东，呈块状分布，落潮时虽有扩大但仍无法与围垦前的范围相比。通过分析8个特征位置的流速流向时间序列得知，围垦前后流向基本保持一致，但流速则围垦前大于现状，且越靠近围垦区受影响越大。余流场强度围垦前大于现状，并且围垦前后余流的垂直结构截然不同，现状时上出下进，围垦前是上进下出。围垦活动还使得海湾纳潮量减少，其中大潮纳潮量减少37．87％，小潮纳潮量减少了27．74％；半交换时间围垦前为12天，现状比围垦前延迟了2

5、．3天，海湾自净能力下降，不利于湾内污染物的及时排出。通过分析不同层次水交换能力得知，水交换率底层水低于中层水，中层水低于表层水，相同层次围垦前水交换率高于现状。最后，为了研究滩涂在罗源湾水环境动力方面所起的的重要作用，本文还设计了数值实验来计算在完全不考虑滩涂的作用下，湾内水动力要素的变化情况。同样该数值实验是在与上面相同的水动力条件及边界和初始条件下进行的，由于没有了滩涂，所以就不需要使用干湿网格方法来确定涨落潮时的“淹”和“露”的过程，因而也去掉了干湿网格法。实验结果表明，没有滩涂的情况下各个主要分潮M2和S2变化很小，而M4分潮振幅减小在70

6、％以上，MS4的振幅略有减小；M4和MS4迟角增幅都在70％以上，大于围垦前后的变化，这是由于本实验将滩涂全部去掉造成。海湾流速减小50％以上，流向变化提前约1小时左右，余流平面分布除可门水道外变得比较均匀，强度大大降低，而且余流垂直结构变得比较杂乱，其流入流出呈现往复性。由于将滩涂设为陆地，所以相当于湾内水域面积减小45．5％，纳潮量与现状相比，大潮时减小56．45％，小潮时减小46．23％，而水交换率在湾口海域下降1．02％，湾内海域下降12．12％，整个湾内平均下降4．57％，半交换时间也由14．3天变为22．5天，延长了8．2天。通过上述结果

7、分析可以得出滩涂在海湾水动力过程中的重要作用。通过对罗源湾水动力环境的系统分析，得到了罗源湾各水动力要素的变化情况以及滩涂对湾内水动力环境，水质等方面的影响，为今后更加合理利用罗源湾丰富的滩涂资源提供依据。关键词：罗源湾、F、，COM模式、滩涂、水动力、水交换ResearchontheChangesoftheHydrodynamicEnvironmentBeforeandAfterRecIamationinLuoyuanBayAbstractLuoyuallBayisoneofthetopsixdeepharborsinF屿ianProvince．I

8、tisloca1【edinthenortheaLstco懿tofFujiaIl谢廿lmeoIllyIla】∞