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长江是我国的第一大河,入海径流量大,其河口地区具有独特的地理环境,受径流和潮流的相互作用,致使长江口的盐水入侵十分复杂。近年来,随着三峡工程及南水北调等工程的陆续建设,导致长江口上游来水来沙呈下降趋势,在一定程度上加剧了长江口的盐水入侵。由于长江口北支上段淤积严重,加之上游径流经北支下泄的量的减少,当外海潮差大时,大量的水、沙、盐从北支向南支倒灌,严重影响了长江口河势的稳定以及南支水源地的建设。另外,在长江口河口段相继开建的一些重大工程也会对长江口水动力产生一定的影响。
本研究论文首先运用Delft3D-FLOW建立了长江口二维潮流数学模型,并利用实测流速和潮位过程对模型进行了率定和验证,建立的模型较好地反应了长江口河口段的水动力特性,并且对长江口重大工程建设前后长江口水动力的变化进行了计算。计算结果表明,福姜沙整治工程的建设有效地阻止了越滩流,使福北水基本沿福北水道走,而且提高了福南水道的落潮分流比。在大潮时,北支的下泄量有较大幅度地增加,使会潮点向北支下游推移,减少了北支向南支倒灌的盐水量,对改善南支水域的水质有一定的作用。深水航道建设后,由于航道水深加大,北槽流量增大了许多,但流速增加有限。
在此基础上,本研究论文运用Delft3D-FLOW建立了长江口二维潮流盐度数学模型,并且利用实测流速、潮位和盐度资料对模型进行了率定和验证,该模型能较好地模拟长江口盐水入侵的特征。通过对枯季大潮时北支实施不同束窄方案前后长江口的盐度变化进行计算分析得到:中束窄不封堵新隆沙右汊方案,能较好地改善南支水源地的水质状况。此外,还对枯季大潮时大通站不同流量情况下,实施中束窄不封堵方案后南支水源地的盐度变化进行了计算分析。结果表明,在枯季大潮时,当大通流量为16,626m3/s时,实施中束窄不封堵新隆沙右汊后,南支水源地的水质可以达标。
最后,本研究论文运用ECOMSED建立了长江口三维悬沙数学模型,并利用实测潮位、流速和含沙量资料对模型进行了率定和验证,该模型能基本模拟出各测点的含沙量变化过程,并在此基础上,对长江口泥沙输运的机制进行了初步地探究。