黃河調(diào)水影響下河口區(qū)鹽度分布的觀測與模擬研究.pdf

1、河流沖淡水是陸架淺海中一個普遍的現(xiàn)象,其不僅直接影響了水溫、鹽度等這樣一些重要的海水特性,還對營養(yǎng)鹽,沉積物或者污染物質(zhì)等濃度的輸運以及浮游生物,魚卵等的遷移和分布規(guī)律有著重要的作用。河流沖淡水在形成和發(fā)展的過程中受到河流徑流、風、潮、地形、熱層結等多種因素的影響,動力機制復雜,具有較強的非線性特性,其中河流徑流分多時間尺度,包括長時期的年際變化和季節(jié)變化,而短時期的變化則只有幾天,例如洪水暴發(fā)等。自2002年起黃河管理委員會開始利用小

2、浪底等水庫對黃河進行了調(diào)水實驗;2005年起,調(diào)水實驗已經(jīng)變?yōu)樵诤樗捌诶姓{(diào)水。調(diào)水時間一般為兩到三周,期間黃河徑流變化劇烈。本文的主要任務是利用2009年調(diào)水期間對黃河口海區(qū)的強化觀測來分析短期內(nèi)黃河沖淡水的變化特征,并利用機制模式探討其成因。利用2009年6、7月份黃河調(diào)水期間黃河口海區(qū)鹽度、溫度等的現(xiàn)場實測資料,發(fā)現(xiàn)短期內(nèi)(約30天)黃河口海區(qū)平均鹽度變化為1.21,遠大于年際變化0.05和季節(jié)變化0.50。沖淡水的分布在表層和

3、底層的區(qū)別非常明顯。在表層,調(diào)水前沖淡水主要集中在黃河口附近,調(diào)水時大量淡水輸入,致使沖淡水在黃河出流方向上呈準對稱結構,而調(diào)水后,沖淡水主要集中在河口下游區(qū)域,調(diào)水期間最大擴展距離大于24 km;然而,底層沖淡水的分布范圍要比表層小很多,而且在整個調(diào)水期間主要集中在河口下游區(qū)域。在此基礎上,由基于水收支和鹽度收支平衡建立的簡單箱式模型得到的沖刷時間(flushing time)說明黃河口海區(qū)的水交換速度與黃河徑流量成正比關系。基于對潮

4、和風的混合能的估算,認為在河口附近,潮混合占主導地位,且由于水深較淺,潮混合能影響整個水層,而隨著與河口水平距離的加大,風混合作用越來越明顯,潮只能影響中下層海水。利用Yankovsky and Chapman(1997)的經(jīng)驗公式比較了沖淡水擴展距離的理論值與實測值,發(fā)現(xiàn)徑流量劇變和風,潮的垂向混合作用對沖淡水擴展距離有重要影響。在此基礎上,建立了地形簡化的三維河口水動力模型模擬了徑流量劇變時沖淡水的發(fā)展,并加入了南風、東風和潮等影響

5、因素。通過模型結果發(fā)現(xiàn)在黃河沖淡水的范圍主要由黃河徑流量決定。表層沖淡水對風速的大小較為敏感,在徑流量較大時,靠近河口區(qū)主要以浮力流為主;當徑流量下降以后,沖淡水的范圍迅速減小并向河口方向恢復,底層沖淡水的分布主要依賴于表層沖淡水的分布。風速為5m/s的南風限制了黃河沖淡水向河口下游方向的傳播。在黃河徑流量迅速變大時,南風和慣性力的作用使得沖淡水向東北方向擴展;在徑流量減小時,加速了沖淡水向河口方向的回退。風速為5m/s的東風加強了沖淡