防城港湾以西海域水体输运及其机制研究

为了探究防城港湾外海域的水体输运方式及机制，本文对历史调查数据及最新的海流调查资料的海流玫瑰图进行分析，结果发现：防城港湾以西海域的水体输运，冬季为反气旋式环流控制，水体输运主要为NE向；夏季为沿岸入海径流、气旋涡控制，水体输运主要为WSW向。春季和秋季，表层水体输运主要为WSW向，中层以下水体输运为NE向。风对表层流的影响较明显，夏季西南季风造成沿岸水的堆积产生正压梯度力使表层水体往西南向输运，但不起主导作用。中层以下主要受北部湾北部气旋式、反气旋式两种不同形式的环流控制。除此之外，琼州海峡西向流、入海径流、地形等对水体输运也产生重要的作用。     

北部湾冬半年环流特征及驱动机制分析

【目的】为了给北部湾的环境保护提供科学依据,研究北部湾冬半年的环流变化特征及其驱动机制。【方法】通过POM模型构建三维斜压后报模型,模拟2006~2007年南海西北部的环流,模拟时考虑了日平均风场、日平均热通量、河流径流和潮汐等强迫场;通过无季风驱动的敏感性实验分析东北季风对北部湾冬半年流场的作用;通过洋浦港外海在2005年12月25日到2006年1月25日的一个月海流观测数据来分析冬季海南岛西北岸的海流特征。【结果】模拟结果与观测数据吻合较好,北部湾冬半年环流呈气旋式,嵌套着南部的气旋式环流,而且秋季与冬季环流存在季节性振荡特征:在秋季,南部的气旋式环流可向北侵入至19°N,比冬季深入得多;在冬季,湾西岸和海南岛西北岸的南向流比秋季要强;这种季节性变化特征可从表层直达深层。另外,海南岛西北岸流在冬季为西南向而非东北向。【结论】冬半年北部湾的北部环流为局地风驱动,南部环流是由东北季风驱动的南海陆架流侵入北部湾而形成的;这种季节性涛动受东北季风的高频振荡分量驱动,尤其风场的南北向分量贡献较大,也说明风场的时间分辨率对北部湾环流影响较大;海南岛西北岸的西南向流受琼州海峡的西向流驱动,而东北季风只起辅助作用。     

海洋动力要素耦合作用对悬浮物质输移的影响

利用近岸海洋动力要素耦合作用的数学模型提供的水动力条件,对悬浮物质输移扩散规律进行了数值模拟,并与在单纯潮汐风暴潮条件下的悬浮物质输移扩散规律进行了比较.数值模拟结果表明,考虑波浪和潮汐耦合作用的海洋动力参数与实测资料更加吻合,从物理机制上看也更加合理;考虑近岸海洋动力要素耦合作用的悬浮物质输移扩散规律明显不同于单纯潮汐风暴潮情况下的悬浮物质输移扩散规律.因此,在考虑悬浮物质输移扩散时,不应只考虑潮流,必须考虑近岸海洋动力要素的耦合作用.     

东海近岸带沉积物陆源矿物组份的比较研究

自长江口向南至浙闽的东海近岸海域展布一条连续的细粒沉积物带,该带对现代河口海岸过程有着直接的影响。本文在阐述长江口、杭州湾、浙中沿岸和温州湾的区域背景以及重矿物、粘土矿物组份的基础上,运用 Q 型逐步聚类分析方法对上述四个区域和苏北废黄河口的矿物组份进行比较研究。主要与粗粒物质伴生的重矿物分布除紧邻的长江口与杭州湾外均显示突出的区域个性,反映区域地质背景的烙印,沿岸输移作用很弱。但是主要与细粒物质伴生的粘土矿物分布呈现极佳的相似性,存在泥沙补给的同源联系。产生这种物质联系的主要因素是长江入海悬沙以南下沿岸流为载体向浙闽海岸的扩散输移。     

东海近岸带沉积物陆源矿物组份的比较研究

自长江口向南至浙闽的东海近岸海域展布一条连续的细粒沉积物带,该带对现代河口海岸过程有着直接的影响.本文在阐述长江口、杭州湾、浙中沿岸和温州湾的区域背景以及重矿物、粘土矿物组份的基础上,运用Q型逐步聚类分析方法对上述四个区域和苏北废黄河口的矿物组份进行比较研究.主要与粗粒物质伴生的重矿物分布除紧邻的长江口与杭州湾外均显示突出的区域个性,反映区域地质背景的烙印,沿岸输移作用很弱.但是主要与细粒物质伴生的粘土矿物分布呈现极佳的相似性,存在泥沙补给的同源联系.产生这种物质联系的主要因素是长江入海悬沙以南下沿岸流为载体向浙闽海岸的扩散输移.     

波流作用下破波带内污染物输移扩散试验

利用在破波带内连续采集的污染团图像,研究平直斜坡上规则波斜向入射时破波带内污染物的输移扩散特性。在介绍试验情况以及图像处理方法的基础上,获取污染团的形心点和离散程度,通过追踪形心点在水平二维空间的变化,线形拟合得到污染团在沿岸和垂直岸线方向的输移速度,并分析沿岸方向输移速度与时均沿岸流速最大值的关系;基于高斯扩散理论拟合得到垂直岸线方向扩散系数。利用该方法获得了 5 种波况下污染团水平方向输移速度、垂直岸线方向的扩散系数,并对其进行分析。结果表明:沿岸方向的污染物输移速度约为时均沿岸流速最大值的 33%,垂直岸线方向输移速度及扩散系数分别在 0.008~0.030 m/s 和 0.16×10^-3~2.6×10^-3 m²/s 范围内。     

曲线坐标下平面二维污染物扩散输移的代数应力湍流模型

对浅水流动的控制方程和深度平均的污染物扩散输移的控制方程进行坐标变换，湍流的模拟采用各向异性代数应力湍流模式，建立了曲线坐标下平面二维水流计算和污染物扩散输移的代数应力湍流模型。采用具有浓度实测值的实验室连续弯道进行模型验证，对本模型计算的浓度分布与k-ε模型进行比较，结果显示了本模型在处理各向异性明显优于k-ε模型。     

长江河口表层沉积物输移特征分析

基于聚类分析和Gao-Colliins粒径趋势分析模型对长江口948个表层沉积物样品的特征及输移进行研究,结果表明:长江口表层沉积物的变化可划分为3类:第一类沉积物以粉砂为主,主要分布在长江口外东南方向10~40 m等深线以浅区。第二类沉积物主要以粉砂质砂、砂质粉砂为主,主要分布在长江口苏北沿岸以东海域20~40 m等深线之间。第三类沉积物以细砂、中细砂为主,分布区域主要在苏北沿岸地区。长江口外沉积物整体的输移趋势大致可分为沿岸向南和朝口外偏东北两个方向。长江北支出口附近沉积物有向河口内输移的趋势,北支口外20~40 m等深线之间有来自苏北沿岸、外海陆架的来沙在此汇聚后转向东北方向输移。南、北港口外受径流、沿岸流的影响大部分沿岸向南输移,另一部分向外海陆架输移,并在10 m等深线处部分泥沙输移趋势逆时针偏向东北,在研究区域东北角存在有陆架向河口的输移趋势。     

平直缓坡上破波带内污染物输移速度实验研究

破波带内是接受海陆交接处污染物最多的区域,掌握破波带内污染物输移规律尤为重要.为此,通过实验,研究了平直斜坡上破波带内污染物在沿岸方向与垂直岸线方向的输移规律.实验采用的入射波分为规则波和随机波,主要分析了这两种入射波情况下入射波高、周期对污染物沿岸方向输移速度的影响;垂直岸线方向输移速度Vdx与沿岸方向输移速度Vdy比值关系;污染物沿岸方向输移速度与时均沿岸流最大值的比值.污染物在破波带内输移速度通过追踪污染团浓度等值线的额点来获得.结果表明,规则波和不规则波情况,污染物沿岸方向输移速度随着入射波周期和波高的增大而增大,污染物基本都有向岸线方向输移的趋势;规则波情况下,|Vdx|/|Vdy|在0.04～0.11范围内,不规则波情况,则在0.11～0.29范围内.污染团向岸线方向输移速度不规则波情况比规则波情况时大;规则波情况下,污染物沿岸方向输移速度约为时均沿岸流最大值的36%～90%,而不规则波情况下,则为61%～75%.     

水下油气溢漏事故污染物输移预测模型

为评估海底油气管道泄漏、油气井井喷等水下事故的污染风险及其损害影响,及时制定科学应急反应决策,本文基于拉格朗日积分方法建立水下油气溢漏事故污染物输移预测模型.该模型能够模拟污染物在密度和流速分层的真实水下环境中的水流卷吸、湍流分散、溢油溶解、油气共同输移与分离输移等动态行为.进行了水下环境的浮力射流、气泡羽流以及油气分离输移等实验的数值模拟验证,计算结果与实验数据基本吻合.实际水下溢油试验结果表明,溢油在水下环境中的输移扩散过程的模拟结果与现场监测数据基本符合.     

A three-dimensional mathematical transport model for suspended sediment by waves and currents

Based on the equations of mo mentum and continuity, a general three-dimensional transport model for suspended sediment by waves and currents is developed by respectively decomposing the instantaneous velocities and concentrations into three different time-scale components. The model is composed of two submode ls. One is a three-dimensional flow field submodel including the influence of waves, and the other is a three-dimensional diffusion submodel for suspended sediment due to waves and currents. The purpose of this study is to provide a theoretical model for further investigating sediment transport by waves and currents in estuarial and coastal areas.     

南亚夏季风爆发前后流场的演变特征

为研究南亚夏季风爆发前后流场的演变特征,利用诊断分析方法,对影响季风爆发的因子作了分析.结果表明,南亚季风的爆发与高层青藏高压的西进北抬、中层的爆发性涡旋的生成和低层索马里急流的加强密切有关.在季风爆发正常年份,青藏高压活动表现为北抬--西进--北抬形态,季风爆发前其西进明显.季风爆发偏晚时索马里急流的经向输送比爆发偏早时的要强.在季风爆发前,大多数年份在印度次大陆西海岸对流层中层有爆发性涡旋生成.     

2003年东亚夏季风活动的特点

利用2003年国家气象中心提供的再分析资料以及台站降水资料，诊断分析了2003我国东部地区汛期降水和东亚夏季风的活动特点，并对二者之间的联系进行讨论。结果表明：(1)2003年南海夏季风于5月第5候在南海南部建立。6月第1候全面爆发，比常年偏晚，南海夏季风强度也比常年偏弱；(2)该年夏季，副热带高压的一个显著特点是强度强、位置偏西，其中从6月下旬至7月中旬，副热带高压的位置稳定少变，其北脊线位25oN附近，且副高位置偏西，这导致了长江以南的犬部分地区高温少雨。这个阶段副热带高压西侧的南风气流将南海地区的水汽源源不断地输送到淮河流域，是淮河流域强降水过程水汽主要来源。     

Sea water intrusion and salt water intrusion in the coastal area of Laizhou Bay

The characteristics, pattern, hydrodynamic and hydrochemical features, and the movement pattern of the salt waterfresh water interface of the sea water intrusion and the salt water intrusion, which occur in the coastal area of Laizhou Bay in Shandong Province, are analysed. The characteristics of the two kinds of intrusion are compared as well. A three-dimensional sea water intrusion model to describe the sea water intrusion with a transitional zone 1.5–6.0 km wide in the phreatic aquifer and a solute transport model describing the behavior of cations exchange in the process of sea water intrusion are established.     

秦皇岛筏式养殖对水动力和污染物输运的影响

随着秦皇岛近海筏式养殖产量增加和养殖规模的扩大,大量养殖网笼的布置改变了近岸海洋动力环境特性.结合筏式养殖物理模型试验和实测资料对水动力和水质数学模型进行率定和验证,运用验证好的数学模型,模拟秦皇岛有无养殖区条件下近岸海域水动力和污染物输运过程,探究筏式养殖区对海域水动力和污染物输运的影响机制.结果表明:养殖区对海域水流有明显的阻碍作用,区内流速明显减小;高密度养殖区较低密度养殖区流速减小幅度大;养殖区阻碍了污染物的输运,对污染输运的影响集中在养殖区内部,且影响程度向外海递减.     

北部湾及广西近海潮流数值模拟

该文采用二维浅水模型模拟分析了北部湾海域潮流系统,并在此基础上建立了广西沿海一、二维耦合水动力模型,模型中考虑了广西沿岸6条主要入海河流对近岸水动力的影响,进一步分析了广西近海海域潮致余流场及其对近海污染物输移扩散的影响。模型潮位计算值和实测值符合良好。结果显示:K1分潮在北部湾口形成一个逆时针旋转潮波系统,M2分潮在湾顶越南海防附近形成逆时针旋转潮波系统,广西近海海域K1分潮占优。广西沿海海域内,离岸较近的海域余流场相对较强,余流速度受浅水效应及湾口等地形缩窄影响而增强;离岸较远海域余流明显减弱,水体交换能力降低。     

A three-dimensional diffusion equation of suspended sediment by waves and currents

Based on the law of mass conservation, a general three-dimensional diffusion equation of suspended sediment due to waves and currents, adaptable to estuarial and coastal areas, is derived by decomposing the instantaneous velocities and concentrations into three-different-time-scale components respectively. A three-dimensional suspended sediment diffusion equation adaptable to actual calculations is available as the result of the parameterizations of turbulent diffusion term and wave diffusion term. Different from the former diffusion equations, the influence of waves and currents on suspended sediment diffusion can be simultaneously reflected in the newly derived equation.     

Seasonal and interannual variations of surface current in the southern Taiwan Strait to the west of Taiwan Shoals

Seasonal and interannual variations of surface currents in the southern Taiwan Strait to the west of Taiwan Shoals were investigated by using measurements of high frequency(HF)ground wave radars from January 2006 to April 2009.The results demonstrate that surface currents in the water channel to the west of Taiwan Shoals are composed of a significant,seasonally fluctuating component and a relatively stable northward component.Forced by the East Asia monsoon,the annual variation of the surface longshore current is linearly correlated with the longshore wind.Behind the seasonal signal is a stable northward flow with speeds of O(10 cm/s).The observations also show that surface currents in the area are subject to distinct interannual variation,and the southward surface flow was more profound in winter 2007/2008 than in other winters.Observations from bottom-mounted ADCP also indicated that,in that winter,longshore currents in the west side of the Taiwan Strait are very different from the previous winter.The northward flow appeared much weaker,the currents were southward in most layers,and the interannual differences were observed throughout the water column.Hydrographic observations in the same period suggest that the large-scale southward intrusion of the Zhe-Min coastal water is the direct cause of the interannual difference.The enhancement of the East Asian monsoon during the 2007/2008 La Ni a event is considered as the main reason for the winter current anomalies in the study area.