本文關(guān)鍵詞：珠江口及鄰近海域環(huán)流潮汐高分辨率數(shù)值模擬研究

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【摘要】：綜合前人對珠江口海域水動力與水交換研究的空白及其特征和環(huán)境現(xiàn)狀等因素的考慮,本文采用無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格三維有限體積海洋模式FVCOM,基于高精度的水深和岸線資料,建立了覆蓋珠江口及鄰近海域的三維正壓高分辨率數(shù)值模型,對珠江口及鄰近海域的潮汐、潮流、余流及潮能通量等特征進行了分析,主要結(jié)論有：(1)通過模型結(jié)果與驗潮站實測資料對比驗證表明,前四個主要分潮振幅和遲角的誤差均低于2%,并且較前人的模式準確度有了一定程度提高,說明模型能夠較準確地刻畫珠江口及鄰近海域的潮汐、潮流等水動力特征。(2)珠江口海域潮汐為不正規(guī)半日潮,潮型數(shù)大致介于1.1-1.3之間,M2分潮占主導地位。(3)四個主要分潮(M2、S2、K1、O1)在淺海陸架區(qū)傳播時,等振幅線分布上大致呈東北—西南走向,并且越往西傳播等振幅線趨于平行岸界。等位相線大致與等振幅線垂直,呈西北—東南方向。潮波傳到珠江口附近,分為兩支,支繼續(xù)向西傳播,一支轉(zhuǎn)為向北進入珠江河口。向河口內(nèi)傳播時,潮波的傳播具有前進潮波的特征。分潮振幅逐漸變大,等振幅線均偏西北—東南向,這是由于東側(cè)水深較深,是潮波傳播主要通道而西側(cè)淺灘會引起能量損耗。同時,河口區(qū)等位相線比口門外陸架海域的密集,河口水深變淺與岸界阻礙使傳播速度減慢;其分布東側(cè)稀疏西側(cè)密集,說明東側(cè)潮波傳播較快。從灣口傳播到灣頂,半日分潮歷時約2小時,全日分潮歷時約1.3小時。(4)四個主要分潮在淺海陸架區(qū)以旋轉(zhuǎn)流為主,且每個分潮在不同位置都有一條界線,界線以東為順時針旋轉(zhuǎn)流,以西為逆時針旋轉(zhuǎn)流。半日分潮在淺海陸架區(qū)有明顯的旋轉(zhuǎn)潮流,全日分潮在同一區(qū)域的旋轉(zhuǎn)潮流較弱。在珠江河口內(nèi)以往復(fù)流為主,潮流流速是陸架海域的1-2倍,航道區(qū)流速最大,西側(cè)淺灘處流速較小,潮流總體上呈東強西弱,并且落急流速大于漲急流速,落潮歷時長于漲潮歷時。潮流橢圓傾斜的方向大體為西北-東南：河口內(nèi)以淇澳島、內(nèi)伶仃島和深圳灣的連線為界,潮流運動基本在北部為逆時針而在南部為順時針。(5)由于地形和岸線的作用,在伶仃洋外島嶼分布區(qū),珠江口航道區(qū),深圳灣內(nèi),淇澳島及內(nèi)伶仃島周圍,大濠島附近,均存在較強的渦旋結(jié)構(gòu)。在河口內(nèi),由于潮汐與地形的非線性相互作用以及徑流下泄,在航道區(qū)會有向南的流動,而在河口西側(cè)淺灘處會有向北的流動,形成一個環(huán)流結(jié)構(gòu)；同時在磨刀門和珠江口內(nèi)四大口門區(qū)等區(qū)域產(chǎn)生余流高值區(qū)。余流南下進入外海時,受科氏力和地形作用大部分向西流動。(6)利用斷面計算得內(nèi)灣納潮量為3.82×108m3,外灣納潮量為7.60×108m3。外海傳入的潮流能通量大部分自南向北在珠江口內(nèi)匯聚,淇澳島周圍潮流能通量呈逆時針旋轉(zhuǎn)。在珠江河口東,西航道區(qū)形成潮流能通量高值區(qū),量值最大可達10KW/m,在大鵬灣,大亞灣,深圳灣內(nèi),淇澳島附近潮流能通量量值較小,在0～1KW/m之間。同時,本文也對珠江口及鄰近海域的水交換和物質(zhì)輸運過程進行了研究,著重分析了在潮汐、徑流、季風場三種因素影響下該海域的水交換特征。主要結(jié)論有：(1)對珠江口示蹤物滯留時間分析表明,只考慮潮汐作用時,珠江口內(nèi)灣水交換能力很弱,示蹤物滯留時間在90天以上；加入徑流、風應(yīng)力作用后內(nèi)灣水交換能力變強,河口中西部區(qū)域滯留天數(shù)最小(在5-30天之間),但淇澳島以南以及河口東側(cè)區(qū)域滯留時間較大,示蹤物滯留時間等值線大致呈西北-東南走向。在枯水期,淇澳島以南區(qū)域滯留時間減小,但河口東側(cè)滯留天數(shù)大于90天的區(qū)域有所增大。在豐水期,河口示蹤物平均濃度最低,為0.34,滯留時間最短,自西向東由10天逐漸過渡為90天以上。(2)對不同海域之間的水交換分析表明,徑流量與季風場作用會影響各區(qū)域的水交換能力�？菟跁r,珠江河口內(nèi)部分粒子進入黃茅海；豐水期時,珠江河口內(nèi)部分粒子可抵達大鵬灣,大亞灣內(nèi)。珠江內(nèi)河區(qū)四大口門以及伶仃洋海區(qū),磨刀門海區(qū)由于強徑流作用水交換能力最強：深圳灣,大鵬灣,大亞灣由于余流渦旋結(jié)構(gòu)和岸界粘滯作用與外海的水交換能力較弱。(3)珠江口海域粒子追蹤試驗表明,徑流和風應(yīng)力作用會不同程度影響口門處粒子運動。在枯水期,粒子向西運動,珠江河口內(nèi)口門處粒子會進入黃茅海；洪奇門、磨刀門與雞啼門處粒子位移最大,90天內(nèi)可達285km；在豐水期,粒子向東運動,珠江河口內(nèi)口門處粒子可抵達大亞灣,大鵬灣；橫門處粒子位移最大,90天內(nèi)可達190km,且粒子運動呈螺旋狀推進。
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P731.23

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