围填海工程对天津近海水动力环境的影响研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:wild_lynx
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当前沿海城市发展迅速,无论是经济还是科技都处于领先地位,这就吸引了大量的人口向沿海城市的涌入,求学或者工作以至于定居,沿海地区带来各项进步的同时也给其造成了很大的压力,于是人类想到了一个向海借地的好方法——填海造陆,不仅能够解决当前日益增长的用地矛盾,而且能够很好的利用资源,与此同时,很多由于填海造陆造成的负面影响也悄然而至,这些引起了许多专家学者的关注。本文以渤海湾为研究对象,主要分析天津近海海域,针对天津近海围填海工程对其附近海域的潮流、潮汐以及纳潮量和水交换的影响展开研究,在此过程中针对潮汐、潮流进行了实地的观测,通过对观测结果的分析,发现在天津近海围填海工程附近水域的观测点这两项要素的形态差别较大,为了能够更加清晰的认知围填海工程带来的影响,本文利用数值模拟方法进行研究。针对渤海湾及其附近海域显著地特点:岸线复杂弯曲、分布不均匀的较大滩涂面积和形态复杂的海底底地形,本文选择利用三维水动力模型——FVCOM进行模拟研究,该数值模型具有以下优点:三角形网格、有限体积法、干湿边界处理方法,这些优点可以很好地解决渤海湾模拟的问题。选择好模型之后利用实测数据对模型进行验证,得到可靠结果之后,能够利用该模型进行接下来的研究。本文选取了三个典型的历史时期,2005年、2010年、2015年进行研究,2005年之前天津近海并未进行大规模围填海工程,2015年围填海工程基本完成,三个时期岸线变化较大,因此选取这几个典型时期研究更能准确的展示天津近海水动力环境在不同岸线条件下的变化。对模拟结果研究分析得到围填海工程改变了天津近海潮汐特征,各分潮从外海向渤海湾内传播,至天津近岸处振幅最大,迟角自北向南逐渐变大,至岸边等迟角线基本与岸线垂直;对天津沿海潮流特征的影响较为复杂。主要是因为海岸工程大量建设,岸线复杂,尤其是近岸工程附近潮流主要依岸线流动。涨落潮期间,南部海域为西南-东北走向往复流,北部沿海涨落潮流向为东南-西北向往复流。余流以沿岸流为主,余流受岸线影响十分显著,流向变化复杂;围填海工程是的天津近海纳潮量的明显减小。从2005年开始至2015年,纳潮量的整体趋势呈现逐年递减的趋势,至2020年众多围填海工程建成后,纳潮量对围填海工程的响应较为显著;围填海工程对海域水交换的影响显著,使得污染物扩散缓慢,给海域的水环境造成了较大压力,并且具有一定的影响。通过分析得出相比2005年,采用2015年状况下的渤海湾水交换率明显下降。水交换率的下降,随时间的延长有逐渐增大的趋势,下降的水交换率将延长污染物扩散时间,使渤海湾原本就困难的扩散能力更加降低,使原本就恶劣的海洋环境更加恶化。同时对功能区划中围填海工程可能对渤海湾水交换能力造成的影响进行了预测。在2020年功能区划围填海计划完成的状态下,半交换周期需408天,比2015年情况下的延长10天,同时水交换率也有明显的下降。通过以上研究分析结果,可以预测在未来围填海工程下天津近岸水动力环境的变化,从而更加科学深入的认识到海洋环境要素对围填海工程累积效应的响应,对于科学合理开发海岸带资源,保护海岸带生态环境具有重要经济效益和社会效益。
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