黃河口懸浮泥沙擴(kuò)散規(guī)律及其數(shù)值模擬研究.pdf

1、黃河三角洲處于河流與海洋相互作用的過(guò)渡帶，其陸海相互作用強(qiáng)烈，是黃河入海物質(zhì)的主要“匯”，同時(shí)還是這些入海物質(zhì)向渤海擴(kuò)散的“源”。為了深入系統(tǒng)地研究黃河入海物質(zhì)(水、沙、營(yíng)養(yǎng)鹽和主要污染物)的輸運(yùn)、轉(zhuǎn)化和歸宿，本論文依托于“973”項(xiàng)目“中國(guó)典型河口-近海陸海相互作用及其環(huán)境效應(yīng)”第四子課題“黃河三角洲海岸蝕積轉(zhuǎn)換機(jī)制和趨勢(shì)預(yù)測(cè)”，首先對(duì)黃河口2003年兩次黃河口海洋環(huán)境綜合調(diào)查數(shù)據(jù)資料進(jìn)行詳細(xì)分析，研究了枯季的水文、泥沙基本特征，重點(diǎn)

2、討論了淡水?dāng)U散、鹽淡水混合、鹽水入侵過(guò)程、泥沙輸運(yùn)、河口密度環(huán)流等；在此基礎(chǔ)上，將EOMSED數(shù)值模型應(yīng)用到黃河口，根據(jù)黃河口的實(shí)際岸線和地形，建立了一個(gè)基于正交曲線網(wǎng)格的三維黃河口水沙輸運(yùn)數(shù)值模型。通過(guò)與實(shí)測(cè)資料對(duì)比驗(yàn)證，證明該模型可以較為真實(shí)的反映黃河口水沙擴(kuò)散的基本情況。利用該模型成功的模擬了黃河口不同流量條件下水沙輸運(yùn)的過(guò)程，得到了以下幾點(diǎn)結(jié)論： 1.1996年改道后，黃河口懸浮泥沙通量指向河口西北方，余流對(duì)泥沙的凈搬運(yùn)

3、起到了重要影響，致使新河口向河口左側(cè)生長(zhǎng)。而原清水溝流路時(shí)期河嘴向右側(cè)生長(zhǎng)，與現(xiàn)行河嘴生長(zhǎng)方向相反。 2.本文基于數(shù)值模型方法，首次通過(guò)計(jì)算對(duì)黃河口懸浮體鋒面出現(xiàn)的時(shí)刻、其分布形態(tài)以及形成的動(dòng)力機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)的探討。當(dāng)近岸流場(chǎng)轉(zhuǎn)為漲潮流時(shí)，黃河入海泥沙羽狀流被海水項(xiàng)托，擴(kuò)散范圍僅局限于河口東南側(cè)，此處隨徑流擴(kuò)散的高濃度含沙羽狀流與海水之間形成一條懸浮體鋒面；而部分泥沙隨羽狀流繞過(guò)流場(chǎng)切變帶后受到遠(yuǎn)岸端落潮流的影響向西北方向擴(kuò)散，

4、此處隨潮流擴(kuò)散的羽狀流與海水之間形成了另一條懸浮體鋒面，其形成機(jī)制與近岸端的懸浮體鋒面并不相同。當(dāng)近岸流場(chǎng)轉(zhuǎn)流至落潮流時(shí)，入海泥沙隨羽狀流向河口西北擴(kuò)散，受流場(chǎng)切變帶阻隔，大部分泥沙被阻擋在切變帶近岸側(cè)，形成隨徑流擴(kuò)散的高濃度含沙羽狀流與海水之間的一條懸浮體鋒面；而部分泥沙繞過(guò)流場(chǎng)切變帶后隨遠(yuǎn)岸端漲潮流向東南擴(kuò)散，形成隨潮流擴(kuò)散的高濃度泥沙羽狀流與海水之間的另一條懸浮體鋒面，流場(chǎng)切變帶的存在阻擋了泥沙向外散，使得泥沙沿流場(chǎng)切變帶在河口兩

5、側(cè)散沉積。 3.分析了不同流量條件下黃河口淡水?dāng)U散規(guī)律，指出不同流量狀態(tài)下黃河淡水都是以異輕羽狀流的形式向海擴(kuò)散。低流量狀態(tài)下，淡水?dāng)U散伴隨著鹽淡水混合，河口水體總體而言屬于部分混合型，僅在河口前緣水體分層較為明顯；高流量狀態(tài)下，淡水?dāng)U散范圍較大，河口附近海區(qū)水體垂向分層明顯。 4.在低流量狀態(tài)下，模型模擬結(jié)果可以看出整個(gè)潮周期內(nèi)，河口攔門(mén)沙附近懸浮泥沙濃度均高于其兩側(cè)，然而在漲、落潮交替時(shí)發(fā)育最為充分。高、低流量狀態(tài)下