沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動時頻域分析及其作用下污染物輸移研究.pdf

1、隨著我國沿岸經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，海洋環(huán)境污染問題也普遍受到人們的關(guān)注，特別是海岸帶及近海海域受環(huán)境影響較為嚴(yán)重。而在近海岸區(qū)域污染物的輸移過程當(dāng)中沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動起著非常重要的作用，研究沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動及其作用下的污染物輸移規(guī)律，可以為以后初步預(yù)報(bào)污染物在近海輸移提供依據(jù)，進(jìn)一步為治理海洋環(huán)境污染提供理論依據(jù)。本文圍繞這些方面主要做了以下幾方面的工作：
　?。?）首先利用小波變換理論對規(guī)則波致沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動時空變化特性進(jìn)行了分析。通

2、過小波變換獲得沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動流速時間歷程的小波譜，基于對小波譜的分析研究沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動的時空變化，著重分析了規(guī)則波情況下在1:100和1:40兩個平直斜坡上觀測到的沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動隨時空變化的特性。
　?。?）其次利用空間變換方法對 CCD攝像機(jī)采集的墨水運(yùn)動軌跡圖像進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，然后利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的圖像對沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動規(guī)則波情況下污染物的輸移進(jìn)行研究。計(jì)算了各個波況下污染物在沿岸方向和垂直岸方向的傳輸移速度，并對污染團(tuán)濃度

3、中心軌跡變化趨勢進(jìn)行了分析。
　　（3）最后利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的墨水運(yùn)動圖像，對沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動不規(guī)則情況下污染物的輸移進(jìn)行研究。首先計(jì)算了各個波況下污染物在沿岸方向和垂直岸方向的輸移速度，然后對污染團(tuán)濃度中心軌跡變化趨勢進(jìn)行了分析。
　　通過對規(guī)則波15個不同波況下的沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動流速時間歷程的小波能譜的分析，結(jié)果表明在規(guī)則波情況下同樣能觀測到沿岸不穩(wěn)定運(yùn)動，但是時空變化不明顯，這可能是由于實(shí)驗(yàn)測量的時間歷程相對較短，致使沿

4、岸流不穩(wěn)定運(yùn)動還沒有充分發(fā)展起來；隨時間的變化沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動呈現(xiàn)連續(xù)性；沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動在沿岸方向的能量比垂直岸方向強(qiáng)；地形坡度增加會使沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動產(chǎn)生的區(qū)域減??；無論是1:40坡還是1:100坡，由剪切不穩(wěn)定引起的沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動頻率都在約0.015Hz左右變化。規(guī)則波情況下，污染物在沿岸方向和垂直方向輸移速度的計(jì)算與污染團(tuán)濃度中心軌跡變化趨勢的分析，結(jié)果表明污染物在沿岸方向的輸移速度為0.1～0.2m/s，在垂直岸方向的輸移速

5、度為0.01～0.06m/s，顯然污染物在沿岸方向的輸移較垂直岸方向的快，并且在入射周期相同的情況下，污染物的輸移速度呈現(xiàn)出隨著波高的增加而增大的現(xiàn)象；污染物的運(yùn)動主要沿平行岸線方向運(yùn)動，沒有離岸方向運(yùn)動；周期相同波高不同的波況，波高增大沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動產(chǎn)生的范圍在垂直岸線方向有明顯的增大。不規(guī)則波情況下，1:100坡下污染物在沿岸方向的輸移速度約0.04～0.11m/s，垂直岸方向的輸移速度約0.01～0.05m/s；1:40坡下污染