19577.河口羽擴(kuò)展研究以及潮平均混合參數(shù)化

1、I河口羽擴(kuò)展研究以及潮平均混合參數(shù)化摘要河口羽指當(dāng)潮流在河口進(jìn)退時(shí)，因垂向和橫向剪切所形成的特殊水體。河口羽因流域來(lái)水與海域來(lái)水性質(zhì)上的差異，在河口區(qū)形成物理、化學(xué)和生物等變量的明顯梯度變化。河口羽通過(guò)兩種方式對(duì)近岸區(qū)的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)產(chǎn)生影響：一種是通過(guò)河口羽擴(kuò)展將陸源物質(zhì)從河流流域直接運(yùn)輸?shù)胶Ｑ?；另一種是通過(guò)河口羽的湍流過(guò)程將河源和海源兩種不同性質(zhì)的水體進(jìn)行混合，進(jìn)而形成河口區(qū)特殊的水體環(huán)境。河口羽的擴(kuò)展和混合對(duì)流速、泥沙、溫度

2、和鹽度的垂向混合等物理過(guò)程有著重要作用，是河口區(qū)動(dòng)力機(jī)制研究最重要的兩個(gè)方面。受河口區(qū)復(fù)雜的環(huán)境要素影響，數(shù)值模擬很難達(dá)到理想的效果。徑流、潮差和風(fēng)以及地形是影響河口羽擴(kuò)展和混合的主要因子，探討河口羽的擴(kuò)展機(jī)制和對(duì)混合長(zhǎng)期變化趨勢(shì)的參數(shù)化研究，不但能夠加深人們對(duì)河口羽動(dòng)力機(jī)制的認(rèn)識(shí)，而且能為數(shù)值模擬提供更加精確的開(kāi)邊界條件。本文以美國(guó)Merrimack河口為例，在河口中區(qū)使用ADCP進(jìn)行流速觀測(cè)、使用浮標(biāo)進(jìn)行表層溫鹽觀測(cè)，并通過(guò)釋放回收

3、表層漂流浮標(biāo)跟蹤河口羽的擴(kuò)展情況。結(jié)合上述觀測(cè)數(shù)據(jù)和風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，探討風(fēng)對(duì)河口中區(qū)羽的影響機(jī)制。前人關(guān)于風(fēng)對(duì)河口羽影響的研究集中在遠(yuǎn)區(qū)，認(rèn)為中區(qū)羽受河流射流影響顯著，從而忽略了風(fēng)對(duì)中區(qū)羽的影響。ADCP的觀測(cè)結(jié)果表明表層流速與風(fēng)的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.8，風(fēng)對(duì)河口中區(qū)羽的擴(kuò)展有重要的影響。通過(guò)水團(tuán)分析進(jìn)一步表明：上溯風(fēng)是導(dǎo)致河口羽抵制科氏力作用上溯擴(kuò)展的主要?jiǎng)恿σ蛩亍Ｍㄟ^(guò)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)表層漂流浮標(biāo)觀測(cè)數(shù)據(jù)，得出風(fēng)向與河口羽擴(kuò)展方向的角度差在20到45

4、之間，進(jìn)一步表明，在河口中區(qū)，風(fēng)通過(guò)淺水Ekman作用對(duì)河口羽進(jìn)行輸運(yùn)。前人對(duì)河口中區(qū)的定義不明確，本文通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，摩擦深度與水深的關(guān)系可以作為判斷河口中區(qū)羽與遠(yuǎn)區(qū)羽的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)在河口近區(qū)剝離點(diǎn)附近進(jìn)行高頻錨系A(chǔ)DCP上視觀測(cè)，在觀測(cè)點(diǎn)獲得了2007年、2010年和2011年豐水期（共37天）的整層水體的湍流觀測(cè)數(shù)據(jù)。結(jié)合觀測(cè)數(shù)據(jù)和徑流、潮差以及風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，應(yīng)用“方差方法”研究河口近區(qū)剪切IIITheImpactofRiverDis

5、geTidalRangeWindonRiverPlumeSpreadingTidalAveragemixingparameterizationAbstractAriverplumeiscomplicatewatermasscausedbymixingbetweenfreshriverwatersalineoceanwater.Becauseverydifferentwatermassesarecollidingwithinanestua

6、ryriverplumecanoftenbeacterizedbystronggradientsofwhichthemostdynamicallyimptantaredensitygradientverticalhizontalshear.Thedisgeoffreshriverwaterrepresentsasignificantsourceofnutrientssedimentspollutantsotherterrestriall

7、yderivedmaterialtothewld’soceans.Stronggradientsofdissolvedsuspendedconstituentssuchasnutrientspollutantssuspendedsedimentarealsotypicallypresentitistheultimatedispositionofthesecomponentsthatprovidesmuchofthemotivationf

8、understingthelocalphysics.Riverplumemayinfluencethecostalenvironmentintwoways:throughenhancedmixingthroughspreading.Terrigenousmatteraretranslatedintotheambientwatertogetherwithriverplumemixingplayanimptantroleofexchangi

9、ngnutrientbetweenupperlayerdownlayer.Spreadingmixingarethemostimptantaspectsofriverplumedynamicsinteractingwitheachother.Modernnumericalmodelsofbuoyantflowonthecontinentalshelfarenotabletoadequatelyresolveprocessesthatoc

10、curwithinthesupercriticaloutflowregionbecauseofthecomplicateenvironmentsofestuary.Spreadingmixingaresignificantlyaffectedbyexternalfcingsuchasvariationofriverdisgefloodebbspringneaptidealsowind.Thestudyonriverplumespread