近45年珠江口水动力及沉积物输运模拟研究

作     者：鲁号号 

作者单位：南京大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴自银;汪亚平

授予年度：2019年

学科分类：0709[理学-地质学] 081803[工学-地质工程] 07[理学] 08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0815[工学-水利工程] 

主      题：珠江口 数值模型 水动力 沉积物输运 变化 

摘      要：近几十年来珠江口在自然及人类活动双重影响下,岸线及海底地形发生了巨大变化,导致动力格局随之发生改变,对当地生产生活产生重大影响。为探讨珠江口海底地形变化对水动力及沉积物输运的影响,本文基于1970、2000、2015年三期次珠江口海图数据,分析了近45年来珠江口海底地形的变化情况;建立了珠江口 Delft3D数值模型,对珠江口近45年来的水动力及沉积物输运进行定量分析;通过设置理想模型试验,分析岸线及水深对珠江口水动力的影响,并对影响程度做定量分析。研究成果可为区域资源开发、可持续发展提供参考依据。本文主要研究成果概述如下:1.基于历史海图数据,过去45年来,整个珠江河口的海底地形发生巨大变化。河口湾水下三角洲整体上处于淤积状态,伶仃洋河口和黄茅海河口西部浅滩区淤积尤其严重;在鸡抱沙至淇澳岛东侧有一“条带状淤积带;受疏浚、挖沙等强人类活动影响,伶仃洋河口东西两槽有加深趋势,航道周边淤积厚度较其它地区大。2.模拟显示,珠江河口潮汐能量高值区主要为川鼻水道、矾石水道、伶仃航道及龙鼓水道等深槽区,伶仃洋河口潮能通量大于磨刀门河口和黄茅海河口,黄茅海河口潮能通量整体上表现为东高西低。3.1970-2015年期间,M2、K1振幅及相位呈现相反的变化趋势,珠江口大部分区域的M2及K1振幅呈现增大趋势,相位呈现减小趋势。河口最大流速(Vmax)变化显著,各口门处Vmax基本呈增大趋势,特别是磨刀门Vmax增幅较大,最大增幅可达0.8m/s;伶仃洋河口东西两深槽处Vmax呈明显下降趋势。1970-2000及2000-2015年期间,伶仃洋西部浅滩区域余流均呈现增大趋势,西槽及东槽余流呈减小趋势,但在磨刀门口门处余流大小在两个时期的变化呈现出相反的趋势,表现为前期增大,后期减小。4.河口悬沙高值区范围呈增加趋势,但悬沙浓度呈减小趋势;在伶仃洋河口内,悬沙浓度高值区有向西运移的趋势,且在鸡抱沙和淇澳岛之间形成一“条带状高悬沙区,与基于海图数据得到的严重淤积区相吻合;黄茅海河口悬沙浓度有上移趋势。近45年来,珠江口悬沙通量呈明显降低趋势,特别是伶仃洋东西两槽处;1970-2000年期间,受大规模围垦影响,磨刀门口悬沙通量呈增大趋势,2000-2015年期间由于上游来沙减少,悬沙通量降低;黄茅海河口悬沙通量变化较小。5.近45年来,M2和K1振幅增幅超过10%的区域占珠江口的54.52-68.95%;振幅减小超过10%的区域占珠江口的18.66-25.06%。Vmax和余流增加幅度超过10%的区域占珠江口的18.77-25.16%;减小幅度超过10%的区域占珠江口的67.71-73.09%。岸线和水深变化使珠江口 M2、K1振幅整体呈增大趋势,但使Vmax和余流整体呈减小趋势。水深变化使M2、K1、Vmax和余流增大的占比均大于岸线变化使其增大的占比,岸线变化使M2、K1、Vmax和余流减小的占比均大于水深变化使其减小的占比。