厦门湾物质能量动力学研究

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本文利用ROMS(Regional Ocean Modeling System)在厦门湾建立三维水动力模型,模拟其水动力特征。将模拟的结果与实测数据进行验证,结果表明模型基本上能够反映出模拟区域水动力的变化特征。   在模型验证的基础上,根据模型结果分析了研究区域内夏、冬季的流场、盐度分布,并结合金门—镇海角断面和金门—围头断面的净流量及其与九龙江径流量三者之间的关系,得到台湾海峡西边界沿岸流对厦门湾的入侵具有夏季南进北出,冬季北进南出的特点。   应用欧拉方法将九龙江河口区的盐度通量分解为河流所造成的通量(FR)、河口斜压交换流造成的盐度通量(FE)以及潮汐振荡作用造成的盐度通量(FT),结果表明九龙江的冲淡水造成河口盐度损失,而河口斜压作用和潮汐振荡作用则对河流所造成的盐度损失进行补偿,三者都呈现出季节性的变化,FT与FE还表现出以半月为周期的波动。通过分析表明,FR取决于九龙江径流量的大小;FT不仅与潮汐强度呈正相关还与九龙江径流量的大小呈正相关;FE总体上与径流量成正相关,并与潮汐的强度成反相关。本文还进一步分析了FT与FE的产生机制,FT不仅来源于潮流的剪切扩散,还来源于类潮汐泵机制,并且潮流的剪切以水平横向剪切为主。而FE只来源于河口斜压交换流的剪切扩散,夏季以垂向剪切为主,冬季以水平横向剪切为主。并根据FT与FE的相对贡献对九龙江河口做了分类,结果表明从九龙江口门处至117.925°E处v均大于0.5,但在117.925°E以西v均小于0.5,这说明九龙江河口区总体上为潮汐控制但在海门岛以西为河流控制,并且海门岛至鸡屿处为九龙江河口区混合最剧烈的区域。   最后,模拟了1938年、1984年、2007年以及2012年四个时期的水动力,分析自1950年以来几次重大的围填海项目对厦门湾的水动力条件所造成的影响。本文分析了厦门湾余流的变化,表明西海域的余流受围填海影响较大,余流流速变小,并且在高集海堤附近流速减小显著,而同安湾也因高集海堤的修建以及马銮湾海堤的修建导致其余流流速减小。但是围填海不仅只改变了余流的流速,其垂向分布也与填海之前有较大的差异。通过对半交换周期的计算表明围填海使得西海域的的海域面积锐减,因而纳潮量减少,水动力条件变差,水体交换减弱。并且围填海累积的影响更显著,使得围海后水体的半交换周期显著增大。而在进行一系列的整治恢复工程之后,厦门湾水动力环境得到极大的改善。
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