基于EFDC的渤海環(huán)流及其影響因素的數(shù)值模擬研究.pdf

1、渤海，作為中國近海海域的一個(gè)重要組成部分，對于區(qū)域自然生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著十分重要的意義。渤海平均水深僅有18m，其半封閉式的獨(dú)特結(jié)構(gòu)決定了其特有的水動力特征。渤海環(huán)流是其物質(zhì)和能量輸運(yùn)的決定性因素，因此，深入研究渤海的環(huán)流結(jié)構(gòu)和特征，綜合分析不同因素對渤海不同季節(jié)環(huán)流的影響是非常必要的。本文采用了基于Lagrangian粒子追蹤的數(shù)值模擬方法對渤海環(huán)流結(jié)構(gòu)及其影響因素進(jìn)行了研究。
　　首先，本文采用了基于正交曲線網(wǎng)格的環(huán)境流

2、體動力學(xué)模型(Environmental FluidDynamics Code)，綜合考慮了實(shí)際風(fēng)場、海表熱通量和環(huán)渤海的主要入海徑流，建立了渤海三維斜壓模型，對渤海海域的水動力及溫鹽過程進(jìn)行了兩年的數(shù)值模擬。模擬分析得到的渤海同潮圖、潮流橢圓圖以及溫鹽平面分布均與海洋圖集資料相吻合，并采用實(shí)測的潮位、潮流調(diào)和常數(shù)以及溫鹽過程對模型進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明該三維模型能夠較好地再現(xiàn)渤海水動力特性及溫鹽特征。
　　采用已建立的渤海三維斜壓模

3、型，基于Lagrangian粒子追蹤法，對渤海冬季和夏季環(huán)流結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)渤海環(huán)流存在明顯的三維結(jié)構(gòu);冬季與夏季在渤海中部、長興島海域及渤海灣口處有相似的環(huán)流結(jié)構(gòu);冬季遼東灣存在一個(gè)順時(shí)針環(huán)，夏季則是一個(gè)較強(qiáng)的逆時(shí)針環(huán);夏季環(huán)流強(qiáng)度要大于冬季。通過6組數(shù)值試驗(yàn)對比，發(fā)現(xiàn)在冬季和夏季風(fēng)生環(huán)流和熱鹽環(huán)流對渤海環(huán)流的貢獻(xiàn)均大于潮的作用，冬季風(fēng)生環(huán)流占優(yōu)，夏季熱鹽環(huán)流占優(yōu);徑流對渤海環(huán)流的影響僅體現(xiàn)在河口附近;研究拉格朗日環(huán)流僅考慮M2分潮

4、的作用是不夠的。
　　通過已建立的三維模型，探討了矩形形式圍填海工程和流線形形式圍填海工程對渤海長興島海域及渤海海峽北部的局部環(huán)流結(jié)構(gòu)的影響，將兩種工況分別與原始地形下的局部海域環(huán)流結(jié)構(gòu)對比，研究發(fā)現(xiàn):冬季，圍填海工程對長興島海域的逆時(shí)針環(huán)流有加強(qiáng)作用，夏季則對該逆時(shí)針環(huán)流有一定的削弱作用;冬季水體向渤海內(nèi)部及外部輸移的能力均有所削弱;矩形形式的圍填海工程對渤海海峽北部的粒子輸移軌跡影響較為明顯;冬季和夏季，流線形形式的圍填海工程