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《中国海洋大学》 2010年
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胶州湾60年岸线变化对水动力影响研究

刘建波  
【摘要】:胶州湾是青岛市赖以生存和发展的重要保障,它在港口、海上运输、水产养殖业和旅游等多方面经济发展中发挥着重要的作用,但随着城市化的进程和沿岸经济的迅猛发展,胶州湾水域面积急剧缩小,其直接后果是造成海湾的纳潮量减少,气候的调节能力降低,流场改变,水动力强度减弱,水体交换和携沙能力下降,海洋自净能力降低,生态环境恶化等一系列潜在的隐患。 由于胶州湾地形复杂,岸线曲折,并有大面积的滩涂存在,使用三维海洋数值模型EFDC对胶州湾进行数值模拟。对1952年和2008年的胶州湾水动力环境包括纳潮量、潮位、潮流以及水交换能力进行模拟分析,并加以比较,定量的分析随着胶州湾岸线的不同演变、海湾面积不断缩小情况下,胶州湾的水动力环境发生变化的规律。 本文基于EFDC数值模型,在垂向上引入了改进的σ坐标——LCLσ坐标,开边界选取M2、S2、K1、01四个分潮预报水位作为边界驱动力,分别模拟1952年和2008年胶州湾的水动力环境,得到其流场、余流场的分布情况;引进水龄浓度概念,结合计算水交换时间的水质模型公式,在EFDC水动力的基础上计算胶州湾的水交换时间;基于纳潮量定义公式,计算了不同时期胶州湾的纳潮量。 近60年来,由于岸线的自然演化及人类活动,导致了整个胶州湾的岸线、水深发生了较大的改变,胶州湾岸线从1952年的206.4.1 km减少到2008年的178.06km,水体面积从540.3 km2减少到348.07 km2,同时在浅水区等深线基本上都向湾内收缩。通过数值模式对比:胶州湾的大潮纳潮量从1952年的16.29×108m3减少为2008年的9.57×108m3,小潮时从11.07×108m3减少到6.53×108m3。整个胶州湾的湾内流速呈整体变小趋势,流速最大减少约0.90m/s,并且越靠近滩涂的位置其流速流向变化越大;由于黄岛与陆地相连以后,导致与之相关的两个强流涡不但余流速度减少,而且流涡中心均向东南方移动,同时北部海域的地形发生很大变化,直接导致此区域的余流场变弱或消失;胶州湾整体水交换时间急剧增加,从1952年的59天,增加至2008年的80天,在强混合潮的作用下,表层和底层的水交换时间相差最大不超过一天。
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