黃河調(diào)水影響下河口區(qū)鹽度分布的觀測(cè)與模擬研究.pdf

1、河流沖淡水是陸架淺海中一個(gè)普遍的現(xiàn)象,其不僅直接影響了水溫、鹽度等這樣一些重要的海水特性,還對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽,沉積物或者污染物質(zhì)等濃度的輸運(yùn)以及浮游生物,魚(yú)卵等的遷移和分布規(guī)律有著重要的作用。河流沖淡水在形成和發(fā)展的過(guò)程中受到河流徑流、風(fēng)、潮、地形、熱層結(jié)等多種因素的影響,動(dòng)力機(jī)制復(fù)雜,具有較強(qiáng)的非線性特性,其中河流徑流分多時(shí)間尺度,包括長(zhǎng)時(shí)期的年際變化和季節(jié)變化,而短時(shí)期的變化則只有幾天,例如洪水暴發(fā)等。自2002年起黃河管理委員會(huì)開(kāi)始利用小

2、浪底等水庫(kù)對(duì)黃河進(jìn)行了調(diào)水實(shí)驗(yàn);2005年起,調(diào)水實(shí)驗(yàn)已經(jīng)變?yōu)樵诤樗捌诶姓{(diào)水。調(diào)水時(shí)間一般為兩到三周,期間黃河徑流變化劇烈。本文的主要任務(wù)是利用2009年調(diào)水期間對(duì)黃河口海區(qū)的強(qiáng)化觀測(cè)來(lái)分析短期內(nèi)黃河沖淡水的變化特征,并利用機(jī)制模式探討其成因。利用2009年6、7月份黃河調(diào)水期間黃河口海區(qū)鹽度、溫度等的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料,發(fā)現(xiàn)短期內(nèi)(約30天)黃河口海區(qū)平均鹽度變化為1.21,遠(yuǎn)大于年際變化0.05和季節(jié)變化0.50。沖淡水的分布在表層和

3、底層的區(qū)別非常明顯。在表層,調(diào)水前沖淡水主要集中在黃河口附近,調(diào)水時(shí)大量淡水輸入,致使沖淡水在黃河出流方向上呈準(zhǔn)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),而調(diào)水后,沖淡水主要集中在河口下游區(qū)域,調(diào)水期間最大擴(kuò)展距離大于24 km;然而,底層沖淡水的分布范圍要比表層小很多,而且在整個(gè)調(diào)水期間主要集中在河口下游區(qū)域。在此基礎(chǔ)上,由基于水收支和鹽度收支平衡建立的簡(jiǎn)單箱式模型得到的沖刷時(shí)間(flushing time)說(shuō)明黃河口海區(qū)的水交換速度與黃河徑流量成正比關(guān)系。基于對(duì)潮

4、和風(fēng)的混合能的估算,認(rèn)為在河口附近,潮混合占主導(dǎo)地位,且由于水深較淺,潮混合能影響整個(gè)水層,而隨著與河口水平距離的加大,風(fēng)混合作用越來(lái)越明顯,潮只能影響中下層海水。利用Yankovsky and Chapman(1997)的經(jīng)驗(yàn)公式比較了沖淡水?dāng)U展距離的理論值與實(shí)測(cè)值,發(fā)現(xiàn)徑流量劇變和風(fēng),潮的垂向混合作用對(duì)沖淡水?dāng)U展距離有重要影響。在此基礎(chǔ)上,建立了地形簡(jiǎn)化的三維河口水動(dòng)力模型模擬了徑流量劇變時(shí)沖淡水的發(fā)展,并加入了南風(fēng)、東風(fēng)和潮等影響

5、因素。通過(guò)模型結(jié)果發(fā)現(xiàn)在黃河沖淡水的范圍主要由黃河徑流量決定。表層沖淡水對(duì)風(fēng)速的大小較為敏感,在徑流量較大時(shí),靠近河口區(qū)主要以浮力流為主;當(dāng)徑流量下降以后,沖淡水的范圍迅速減小并向河口方向恢復(fù),底層沖淡水的分布主要依賴于表層沖淡水的分布。風(fēng)速為5m/s的南風(fēng)限制了黃河沖淡水向河口下游方向的傳播。在黃河徑流量迅速變大時(shí),南風(fēng)和慣性力的作用使得沖淡水向東北方向擴(kuò)展;在徑流量減小時(shí),加速了沖淡水向河口方向的回退。風(fēng)速為5m/s的東風(fēng)加強(qiáng)了沖淡