长江河口盐水入侵研究

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1、长江河口盐水入侵研究长江河口盐水入侵研究【摘要】：本文采用三维数值模式和通量分析手段，定量研究了长江河口盐水入侵，特别是北支盐水倒灌及其动力机制，以及深水航道工程和冬季季风对盐水入侵的影响。主要成果如下：(1)建立了一个高分辨率、移动潮滩边界的长江河口三维水动力、盐度数值模式。运用模式对实测的潮位、流速、流向和盐度进行验证，验证结果良好。(2)对北支盐水倒灌进行了通量机制分析，结果表明Lagrange余流输运和潮泵输运是北支盐水进入南支并往下游输送的主要动力机制，在多数地区前者起主导作用，局部地区两者作用相当。计算了南支各叉道的断面盐分通量以考查

2、倒灌盐水团的输送途径，结果表明北支盐水出南北支分叉口后大部分沿白茆沙北水道下泻，少部分绕过白茆沙后沿着白茆沙南水道往下输送。两部分盐水在七丫口附近河段汇合，然后其中一小部分通过南门水道进入新桥水道，并在新桥水道涨潮优势流的作用下向上游输移，其余盐水继续沿南支主槽下泻。在新浏河沙以下，倒灌盐水通过南、北港分叉区域的几个叉道分别进入南港和北港。在大潮期间，进入南港的盐量较多，在小潮期间，进入北港的盐量较多。(3)采用北支上端的断面水体净通量作为倒灌强度的代表，在单日和半月两个时间尺度上研究了断面净通量和径流量、潮差的定量关系。在单日时间尺度上，引入水

3、体倒灌判别指标：Isso=青龙港潮差—1.58×exp(0.2457×径流量/10000)Isso大于零时北支上端的断面净通量指向南支，倒灌发生；小于零时断面净通量指向北支，倒灌消亡；等于零时无净的水体通量。基于Isso得到了单日断面净通量：单日断面净通量=533.1×exp(0.361×Isso)-533.1(Isso≥0)和单日断面净通量=226.0×Isso(Isso＜0)在半月时间尺度上，断面净通量和潮差无关而仅和径流量相关：半月断面净通量=701.89×ln(-径流量/10000+6.2)-553.54当径流量达到40000m~3／s时

4、半月断面净通量降为零。利用以上各式、结合实【关键词】：长江河口盐水入侵数值模拟通量分析北支倒灌深水航道冬季季风【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2006【分类号】：TV143【目录】：论文摘要5-7ABSTRACT7-13第一章绪论13-251.1研究长江河口盐水入侵的意义13-151.2长江河口盐水入侵研究的现状15-201.2.1国外河口盐水入侵的研究状况15-161.2.2长江河口盐水入侵的研究状况16-171.2.3长江河口盐水入侵研究已得到的主要结论17-201.3存在的几个问题20-221.3.1北支盐

5、水倒灌20-211.3.2深水航道工程的影响21-221.3.3冬季季风的影响221.4本文的工作22-25第二章长江河口三维盐水入侵数值模式的建立25-422.1三维ECOMsi模式介绍26-352.1.1模式特点262.1.2控制方程组26-292.1.3初始条件292.1.4边界条件29-312.1.5利用干湿网格判别法实现移动潮滩边界31-322.1.6数值求解方法32-352.2模式的设置35-412.2.1模式的范围和网格35-362.2.2长江口及临近海区的地形36-372.3.3外海开边界条件37-412.2.4上游边界412.3

6、小结41-42第三章三维数值模式的验证42-613.12002年9月水位、流速和流向资料验证42-493.22004年1月流速、流向和盐度资料验证49-583.31999年1～2月实测资料验证58-603.4小结60-61第四章长江河口盐水入侵的三维数值模拟61-694.1平面分布61-624.2剖面分布62-634.3小结63-69第五章长江河口北支盐水倒灌的输送机制、与径流量和潮差的定量关系以及北支整治工程的影响69-995.1北支盐水倒灌的过程70-715.2北支盐水倒灌的输送机制71-835.2.1研究方法——通量机制分析方法72-765

7、.2.2数值试验的设置76-775.2.3大潮期间盐分输送的潮平均单宽通量775.2.4大潮期间盐分输送潮平均单宽通量的机制分解77-795.2.5大潮期间单宽盐分输送强度79-805.2.6断面盐通量80-825.2.7本节小结82-835.3倒灌强度和径流量、潮差的定量关系83-885.3.1数值试验的设置845.3.2断面净通量84-875.3.3本节小结和讨论87-885.4北支整治工程的效果研究88-995.4.1分流比、纳潮量89-925.4.2北支沿程水位、盐度变化92-935.4.3工程方案前后落潮盐度场的变化93-965.4.4

8、工程前后南支水源地盐度变化96-975.4.5本节小结97-99第六章深水航道工程对长江河口盐水入侵的影响99-1186.1深航道工程对