環(huán)膠州灣河流對膠州灣水沙輸送的數(shù)值模擬.pdf

1、膠州灣沿岸河流眾多，這些河流每年都能攜帶一定量的泥沙和低鹽水進(jìn)入膠州灣。入海河水在與海水交匯過程中會產(chǎn)生許多重要的物理現(xiàn)象，而伴隨咸淡水入海的泥沙也會對近海地質(zhì)地貌的發(fā)育和演化產(chǎn)生重要作用。此外，研究污染物在河口的物質(zhì)通量必然需要研究泥沙的通量，因此，河口海岸的泥沙問題已成為眾多學(xué)科共同關(guān)注的問題。 本文將三維水動力泥沙模型ECOMSED運用于膠州灣，首先將其與實測資料進(jìn)行對比，得到了模型基本可信可行的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，又針對兩

2、種不同狀態(tài)對環(huán)膠州灣12條河流的來沙情況進(jìn)行模擬，研究了它們在不同條件下給膠州灣帶來的沖淡水和泥沙影響，并首次致力環(huán)膠州灣河口在咸淡水交匯過程中表現(xiàn)出的特殊物理現(xiàn)象，并闡釋了背后的原因。 洪水和波浪影響條件下河口各層鹽度和泥沙濃度與洪峰過程相關(guān)性較大，而在不考慮波浪影響和河流輸入平均狀態(tài)下鹽度和泥沙濃度與潮周期相關(guān)性較大。兩種條件下鹽度均隨深度和向下游增加。洪水條件下河口泥沙濃度會有激增現(xiàn)象，基本發(fā)生在低潮時，這主要與低潮時鹽水

3、楔的后退有關(guān)。而在平均狀態(tài)下由于中層鹽度躍層的存在以及潮流引起的較小的底應(yīng)力使得中層濃度>表層>底層。 兩種狀態(tài)下余流格局大致一致，但平均狀態(tài)下內(nèi)灣口的流渦強度減弱，并且從內(nèi)灣口進(jìn)入的水體不再一致向北流動，而是明顯分為三股，而底部的余流相比洪水期間流渦不太明顯，但量值要稍大一些。 平均徑流及純潮流影響下低鹽水的擴散范圍僅限河口附近，低潮時等鹽線向海洋推進(jìn)，高潮時則向河口推進(jìn)。波浪影響下洪水在洪峰前期影響范圍還僅限河口附近

4、，但在洪峰時低鹽水占據(jù)了整個內(nèi)灣，洪水結(jié)束時海灣的表層水體鹽度基本恢復(fù)正常，但比起正常海水鹽度仍然偏低，在河口附近的鹽度依然很低。 平均徑流及純潮流影響下潮流在大部分時候不足以起動底部泥沙再懸浮，因此泥沙濃度基本表現(xiàn)為表層大于底層，高濃度的泥沙也只能局限在河口。灣內(nèi)泥沙濃度落潮時大于漲潮時，漲潮時內(nèi)灣口兩側(cè)岬角會出現(xiàn)泥沙的較大值。洪水及波浪影響下洪峰前期灣內(nèi)泥沙濃度仍較低，表層濃度大于底層。洪峰時灣內(nèi)大部分區(qū)域表層濃度大于100

5、mg/L，底部泥沙濃度也較大，但影響范圍基本局限于河口附近。隨著洪水的減弱直至結(jié)束，灣內(nèi)泥沙濃度逐漸變小。 洪水模擬條件下，沖刷區(qū)位于內(nèi)灣口～外灣口、灣頂附近、內(nèi)灣東北部，在大沽河河口附近，淤積強度達(dá)1cm以上的地區(qū)主要分布在大沽河道、幾個河口以及內(nèi)灣西北角處。而在純潮流及平均徑流條件下沖刷地區(qū)主要位于內(nèi)灣口～外灣口，白沙河口附近也有少量分布；淤積強度減弱。兩種情況下河流來沙對黃島、薛家島海域均基本沒有影響。 從兩種模擬