水環(huán)境作為地球最基礎(chǔ)環(huán)境之一,是人類(lèi)生產(chǎn)生活之本。河口過(guò)度開(kāi)發(fā)利用引發(fā)的一系列水環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為世界各國(guó)面臨的重大問(wèn)題之一。如何在最大限度開(kāi)發(fā)利用河口地區(qū)資源的同時(shí),又盡量減少水環(huán)境負(fù)面影響是值得人類(lèi)深思的問(wèn)題。因此,預(yù)測(cè)河口開(kāi)發(fā)利用引起的水環(huán)境問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)具體的工程應(yīng)用及工程預(yù)測(cè),具有重大的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者雖然針對(duì)河口開(kāi)發(fā)水環(huán)境問(wèn)題開(kāi)展了大量研究,但將島群河口這一類(lèi)屬性質(zhì)河口作為一類(lèi),關(guān)注島群特征,并結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用卻鮮有系統(tǒng)研究,因此,本文圍繞島群河口水環(huán)境預(yù)測(cè)問(wèn)題,并結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用開(kāi)展研究工作,取得的成果主要為:(1)本文將 島群河口‖作為一河口大類(lèi)開(kāi)展系統(tǒng)性研究,針對(duì)島群河口的特點(diǎn),總結(jié)了島群河口三維精細(xì)數(shù)學(xué)模型構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)和方法,即復(fù)雜網(wǎng)格質(zhì)量檢查技術(shù)、水深地形無(wú)縫光滑處理技術(shù)、淺灘及動(dòng)邊界處理技術(shù)、波流雙向耦合技術(shù)、模型初始條件與邊界條件設(shè)置方法、模型關(guān)鍵參數(shù)選取方法。(2)由于星羅棋布的島嶼存在,島群河口的水沙及水生態(tài)環(huán)境時(shí)空分布十分復(fù)雜。受島嶼影響,即使距離很近的兩個(gè)位置,其水環(huán)境參數(shù)也可能存在較大差異性,傳統(tǒng) 以點(diǎn)代面‖的數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證方法在島嶼林立、灘槽交錯(cuò)的島群河口顯現(xiàn)了不適應(yīng)性,本文將遙感定量反演技術(shù)用以輔助島群河口數(shù)學(xué)模型的率定與驗(yàn)證,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)驗(yàn)證方法的弊端。(3)以中國(guó)典型的島群河口-甌江河口為例,建立了三維水沙數(shù)學(xué)模型。首先依據(jù)實(shí)測(cè)資料對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了全面驗(yàn)證,模擬了連島堤工程(以靈霓北堤為例)、圍墾工程(以溫州淺灘圍涂工程為例)實(shí)施后對(duì)水流條件、含沙量場(chǎng)、鹽度分布、水體交換、海床沖淤等的影響。(4)依托甌江河口中的溫州淺灘圍涂工程為研究背景,建立了島群河口三維水生態(tài)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型,在溫、鹽季節(jié)性變化模擬結(jié)果良好的基礎(chǔ)上,預(yù)測(cè)分析了島群河口開(kāi)發(fā)建設(shè)大型淺灘圍涂工程產(chǎn)生的水生態(tài)環(huán)境效應(yīng),得到了溶解氧DO、葉綠素a、氮磷元素、沉積物中氮磷元素以及初級(jí)生產(chǎn)力分布變化。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類(lèi)】：X55
【部分圖文】：

(a)甌江河口 (b)椒江河口圖 2-1 島群河口地理形勢(shì)(b)陸域邊界形狀不規(guī)則島群河口由于河口處島群的存在，使得陸域邊界條件十分復(fù)雜、極其不規(guī)于島嶼大小差異懸殊、形狀千姿百態(tài)，每個(gè)島嶼其形態(tài)都是獨(dú)一無(wú)二的，這得島群河口和其他無(wú)島嶼或少島嶼河口相比，其陸域邊界條件要復(fù)雜的多大大增加數(shù)學(xué)模型計(jì)算域網(wǎng)格剖分的難度，同時(shí)對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量要求也更高。

(a)甌江河口 (b)椒江河口圖 2-1 島群河口地理形勢(shì)(b)陸域邊界形狀不規(guī)則島群河口由于河口處島群的存在，使得陸域邊界條件十分復(fù)雜、極其不規(guī)于島嶼大小差異懸殊、形狀千姿百態(tài)，每個(gè)島嶼其形態(tài)都是獨(dú)一無(wú)二的，得島群河口和其他無(wú)島嶼或少島嶼河口相比，其陸域邊界條件要復(fù)雜的多大大增加數(shù)學(xué)模型計(jì)算域網(wǎng)格剖分的難度，同時(shí)對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量要求也更高。

圖 2-4 島群河口復(fù)雜流態(tài)(f)生物類(lèi)型多樣化島群河口其潮間帶底質(zhì)類(lèi)型多樣化，或泥底質(zhì)，或砂底質(zhì)，或巖礁底質(zhì)島嶼群掩護(hù)，一些水域避免直接遭受風(fēng)浪、潮流等的不斷侵襲；潮波受島后，形成的環(huán)流、渦旋等復(fù)雜流態(tài)，這些水力學(xué)現(xiàn)象都有利于水體上下?lián)椒�，增加水體中的溶解氧含量，這些因素都會(huì)使得島群河口和一般河口相物類(lèi)型更加多樣化。 水動(dòng)力計(jì)算模式.1 坐標(biāo)變換海底地形復(fù)雜時(shí)，垂向空間離散通常采用 坐標(biāo)系進(jìn)行處理，能夠讓計(jì)算垂直分層完全一致，一方面能夠增加淺水區(qū)垂向分辨率，另一方面能夠讓

本文編號(hào)：2812635