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珠江口悬沙、缺氧的动力机制研究
Alternative TitleThe study on the dynamic mechanism of suspended sediment and hypoxia in the Pearl River Estuary
刘广平
Thesis Advisor蔡树群
2018
Degree Grantor南海海洋研究所
Degree Name博士
Degree Discipline物理海洋学
Keyword悬浮泥沙,缺氧,生态动力学模型,珠江口
Abstract珠江口沿岸经济发达、人口密集, 日益加剧的人类活动,引起入海泥沙量急剧减少和入海污染物质显著增加,导致悬浮泥沙输运的改变和水体缺氧现象的出现。珠江口在径流、潮汐、季风、波浪等综合作用下,泥沙输运复杂多变,悬浮泥沙不仅影响到滨海湿地和三角洲的退化,还通过降低水体透光度影响水生生物的光合作用,从而降低水体中溶解氧含量,对水体的生态环境产生重要影响。本文利用观测数据和数学模型对珠江口悬浮泥沙和缺氧的动力机制进行了研究。观测数据分析表明,珠江口伶仃洋悬浮泥沙浓度受潮动力、径流影响,具有明显的潮周期变化。在珠江口东南沿岸,盛行冬季风时(秋季、冬季、春季),溶解氧浓度垂向混合比较均一,盛行夏季风时(夏季),溶解氧浓度垂向分层比较明显;溶解氧浓度垂向季节变化特征与温度、盐度相似。珠江口东南沿岸溶解氧浓度表层冬季最高,秋季最低;溶解氧浓度底层冬季最高,夏季最低。溶解氧浓度表、底差与温度和叶绿素的表、底差呈显著的正相关,与盐度表、底差呈显著负相关,表明水体层化、浮游植物浓度对溶解氧浓度的重要影响。2001-2015年间的数据统计显示,珠江口东南沿岸的底层缺氧出现在2002年、2007年、2010年、2011年和2014年的夏季。利用水动力模型ROMS(Regional Ocean Modeling System)、波浪模型SWAN(Simulation WAve Nearshore)和泥沙模型CSTMS(Comminute Sediment Transport Model System)建立了珠江口三维悬沙耦合数学模型,模型结果与观测数据吻合较好,利用耦合模型对珠江口悬浮泥沙进行了研究。研究表明:珠江口悬浮泥沙受潮流、重力环流影响明显,小潮期重力环流影响显著。不同的径流量条件下,悬浮泥沙浓度及输运是不同的,径流量的增加可导致悬浮泥沙向海输运以及悬浮泥沙浓度的增加。不考虑流场变化的情况下,稳定西南风引起的浪比稳定东北风引起的浪对伶仃洋悬沙泥沙影响大。因伶仃洋西滩水深较浅,波浪对西滩悬浮泥沙的影响大于东槽。不考虑波浪的情况下,风对悬浮泥沙的影响主要在表层,下层的悬浮泥沙在风的混合作用下被水流带到上层,表层悬浮泥沙浓度升高,下层悬浮浓度降低,对底层影响较小;东北风比西南风对伶仃洋的悬浮泥沙的影响略微大一点。模拟结果显示,在径流量、潮汐等条件相同情况下,稳定西南风比稳定东北风更有助于珠江口伶仃洋悬浮泥沙的浓度增加和输运,稳定西南风下伶仃洋平均悬浮泥沙浓度约是稳定东北风下的1.1倍。利用珠江口三维悬沙数学模型耦合生态模式,建立并验证了珠江口三维生态动力学模型,利用生态模型模拟分析了珠江口溶解氧分布特征。模拟结果再现了2012年8月珠江口高栏岛附近海域的底层低氧的现象,并揭示了低氧区形成是因为浮游植物在附近聚集后死亡,产生大量有机碎屑沉到海底分解耗氧,而且水体层化较强,底层氧得不到上层的补充,便形成了低氧区。悬浮泥沙对溶解氧的影响实验表明,悬浮泥沙通过遮光效应降低了溶解氧浓度,但影响有限,在珠江口伶仃洋最大减幅仅为7%。
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/17997
Collection学位论文(博士)
Recommended Citation
GB/T 7714
刘广平. 珠江口悬沙、缺氧的动力机制研究[D]. 南海海洋研究所,2018.
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