杭州湾、长江口潮致余流和其对物质输运作用的模拟研究.pdfVIP

————————』±二旦±旦塑壁三墨兰查堂叁嬖!塑!生塑鳖塑生鲞呈墨童堡茎塑堂奎叁 塑 杭州湾、长江口潮致余流及其对 物质输运作用的模拟研究 朱首贤。2，朱建荣2，张文静1 摘要：将杭州湾、长江口作为整体，采用高分辨率曲线网格三维模型，模拟研究地…S K。、0，4个分潮潮致余流及其 对物质的长期输运作用。将模拟结果与冬季和夏季某些共同观测特征对比，并作了潮致余流在冬季整体余流和物质输运中 的作用的数值试验，讨论潮致余流的作用。研究表明，四个分潮中地分潮对潮致余流影响最大；四个分潮产生的潮致Euler 余流有两个明显的涡旋，Lagrange余流有三个涡旋；潮致余流及其物质输运作用能在一定程度上解释某些冬季和夏季共 同的观测特征。 关键词：杭州湾枨江口：潮致余流；物质输运；数值研究 杭州湾、长江口的余流和物质输运，已有不少研究“。12’”‘8’21。“。一般认为，径流、沿岸流(包括风 和东海流系的作用)、密度流、潮致余流对杭州湾、长江口的余流和物质输运都有一定的影响81。径流、 沿岸流、密度流形成的物理机制比较清晰，已有比较一致的认识。然而，对于潮致余流，很难从物理图 像上给出其形式和大小，不同文献”‘“。1“”’2”给出的研究结果有较大差别，目前认识还很不一致。因而有 必要对其作进一步的模拟、分析和讨论。 过去涉及杭州湾、长江口的潮致余流的模拟，有的计算范围包括整个东中国海”““，但这样很难提 高杭州湾、长江口模拟的分辨率，不易揭示其潮致余流的细致结构。有的计算范围仅局限于杭州湾或长 江口的局部海域。““”’”。1”，如文献[17]所指出，计算区内的模拟结果很大程度上受开边界条件控制，计 算范围小，即使模式和有关参数不合理，模拟的潮汐特征仍容易和观测资料拟合，但是可能影响到潮致 余流的模拟结果。另外，开边界潮致余水位无法准确给出，边界附近潮致余流的模拟容易产生较大偏差， 计算范围太小时，对整个区域总的潮致余流的模拟也会有一定影响。杭州湾和长江口的主要半日和全日 分潮分别为地、S：、豇、0n过去，人们对地、IIll及其倍潮和复合潮模拟较多”‘1。15“’“’，直接对S：、K。、 o-作模拟则不多，因此还缺乏把这4个分潮作为整体来研究潮致余流的工作。本文把杭州湾和长江口作 为整体，利用文献[20】建立的三维模型，采用曲线网格提高分辨率，综合考虑地、S：、K1、0。4个分潮， 模拟濒致余流及其对物质的输运作用；将模拟结果与冬季和夏季某些共同观测特征对比，并且以冬季为 例，在文献[22】模拟的基础上，提出更合理的开边界条件，改进我们在文献[22】的模拟工作，修正开边 界附近一些不合理的现象，作进一步的数值试验，分析潮致余流对总体余流的贡献和对物质的输运作用。 1研究方案 本文采用文献[20】建立的杭州湾、长江口三维联合模型。如图l所示，水平方向采用正交曲线网格， 489 网格最小609m，最大5 m。垂向采用仃坐标系，均匀分为8层。 首先模拟杭州湾、长江口的4个分潮。开边界根据四个分潮的调和常数给定水位，由静止开始积分， 当流场潮周期变化稳定后，分析调和常数。对于单一分潮的模拟，采用付氏级数对一个潮周期的模拟结 果分析调和常数，对于4个分潮的综合模拟，采用最小二乘法对一个月模拟结果分析调和常数。杭州湾、 长江口几个主要分潮相互有影响，我们分别作地．S：．飓01各自单独模拟和4个分潮的综合模拟，比较模 拟的调和常数，在相同的摩擦和地形下，M：的模拟结果变化不大，S：、K。、Oi则有很大变化，即M：分潮对 其它三个分潮有很大影响。综合模拟时，通过调整相关参数，可以使4个分潮的模拟结果同时与观测资 料基本相符。而4个分潮分别单独模拟，很难模拟好S，…KO。。我们收集了杭州湾、长江口长期水文 基盒项目：国家自然科学基金项目。国家海洋局海洋动力过程与卫星海洋学重点实验室开放研究基金联合资助项目 作者简介：朱首贤(1972—1．男．讲师，博士研究生．主要从事近海和近岸海洋环境研究． 56 第十一届中国海岸工程学术讨论会暨2003年海峡两岸港口及海岸开发研讨会论文集 观测站和大量临时测点的4个分潮观测资料，共38个测站或测点，把模拟结果和这些观测资料比较，反 复调试给出4个分潮的开边界振幅和迟角，并且根据岸滩淤积、围垦和海底底质分布，适当调整地形和 底摩擦。 图1杭州湾、长江