废黄河三角洲及邻近海区潮流场数值模拟

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1855年黄河北归后,废黄河三角洲岸线持续后退,水下三角洲被夷平,已经成为我国侵蚀最为严重的海岸之一。废黄河三角洲的地貌演变迅速,波浪和潮流等水动力条件复杂,一直以来海洋学家研究的重点区域。本文以苏北废黄河三角洲海域作为研究对象,使用MIKE21数值模拟软件,制作废黄河三角洲及临近海域高分辨率的三角网格,建立了现代废黄河三角洲海域水动力模型。并利用2个测站的潮位数据和6个测站的潮流数据对模型进行验证,分析研究区的潮流特征。保持不变的边界条件和参数设置,建立1855年和简化海底地形情况下的废黄河三角洲潮流场模型。假设简化地形作为未来海底地形,模拟未来废黄河三角洲潮流场分布,分析不同地形对废黄河三角洲潮流场的影响。结合废黄河近岸悬沙和沉积物的分布,探讨地形、地貌对潮流场的响应。  模拟的验证结果表明,模型的计算结果与2个站点大小潮期间的实测水位吻合度较高,流向几乎一致。在流速变化趋势一致下,流速与资料验证不是很理想,可能是模型采用测深数据较老的缘故。模型模拟结果与实测结果吻合较好,可以用于潮流场分析。模拟的流场显示,研究区内废黄河口尖近岸以往复流为主,潮流流向为SSE~NNW向,向外海过渡为旋转流性质。平均涨潮历时约5小时,平均落潮历时约7小时30分钟。模型南部的辐射沙脊群为辐聚辐散型流场。  对研究区海底地形进行简化处理,保留海底的两个主要斜坡,抹平海底的其他起伏地貌,假定为未来海底地形,模型边界条件和参数设置保持不变,模型结果显示,简化地形下的流场和现在的流场格局无明显差别,而废黄河口尖处,流速明显变大,潮位和流向则基本保持不变。  确定1855年的岸线和水下三角洲范围,恢复1855年的海底地形。模型边界条件和参数设置保持不变,模型结果显示,1855年废黄河刚北归时的潮流场和现在废黄河三角洲潮流场相比,往外突出的岸线和巨大的水下三角洲阻碍了旋转潮波系统由北向南的传播,废黄河口尖两侧的流速很小,潮流对三角洲近岸和南部的辐射沙脊群作用很弱。对比三个不同地形下的流场分布,发现随着三角洲岸线不断后退,水下三角洲不断被侵蚀夷平,废黄河三角洲岸外的潮流流速不断增大,岸外流速的高值区靠岸越来越近。本文预测未来废黄河三角洲近岸的潮流流场会进一步加强。  废黄河三角洲岸外存在悬沙浓度高值区,悬沙浓度由岸向海逐渐降低。悬沙浓度与流速密切相关,在潮周期内呈现明显周期性变化。现在废黄河三角洲海底表层的物质以粉砂为主,纵向上呈狭长的带状分布。横向上,由近岸到外海沉积物的分布特征为先变粗再变细,而后又变粗的规律。悬沙和沉积物的分布与近岸潮流流速的分布的相一致,这表明废黄河三角洲的潮流很好地造就了沉积物和悬沙浓度的空间分布特征。  
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