滩地种植红树林对水东湾潮流水动力的影响研究

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红树林是生长在热带、亚热带海岸河口的多物种森林植物的统称。红树林能有效抵抗台风暴潮,保护海岸河堤;能改善沿海地区生态环境,丰富海洋生物多样性,提高渔业产量。滩地种植红树林后在很大程度上改变了水流内部结构,加大了滩地的糙率,进而影响整个河道的行洪能力,本文根据水东湾的地型特征以及种植红树林前后的变化情况,对水东湾概化并进行数值模拟计算。 论文以水深平均的Navier-Stokes方程为基础,对水深积分的二维动量方程进行简化,推求了模拟宽浅水域沿水深积分平均的二维流动方程,对二维水流运动方程在空间域上采用有限差分法离散。通过对计算结果的分析,从多角度来研究滩地种植红树林后对水东湾潮流的影响,主要按以下两个主要方面进行分析研究: 一是种植红树林后,水东湾流场总体的变化趋势、流量的分配变化,流速流向的变化情况等,水东湾纳潮量,湾内水体冲洗更新时间的变化等。二是选取典型复式断面,分析滩地种树后对断面流速分布、主槽滩地的流量分配以及主槽行洪能力等产生的影响。论文对滩地种植红树林后,对水东湾潮流水动力的影响方面给予了直观的图形结果,并对其种植前后的变化情况以量化的数据做了明确的表述,对现实的开发建设以及航道规划等具有一定的借鉴参考性意义。 模拟的结果表明,水东湾的南侧滩地种植红树林后,对水东湾的流场包括流速和流向均有一定程度的影响。种植红树林后,水东湾流速较大的区域向水东湾的北侧一边偏移,其流量比在大洲北面一侧的断面也将增加;种植红树林后造成水东湾纳潮量的减小,按潮差累积率30﹪的大潮情形计算,其最大纳潮量减小了197万m<3>,占原最大纳潮量的2.32﹪;按潮差累积率80﹪计算,其平均纳潮量减小了123万m<3>,占原平均纳潮量的2.94﹪。滩地种植红树林后,其淡水冲洗的时间减小,主要是由于注入水东湾的淡水量不变,而水东湾内的海水总量由于种植红树而减小所至。其海水更换所需时间要比种树前少,但变化不大,主要是因为种树后水东湾的海水总量变少,相应纳潮量也变少,因此前后的差异较小。对选取的复式断面的研究表明,滩地种树前,断面流速相对均匀,种树后的滩地流速减小,主槽则流速增大。滩地流量分配比随着滩槽面积比的增加而增加,而主槽流量分配比随着滩槽过水面积比的增加而减少。潮水的流量越大,滩槽的流量分配比受滩地糙率的影响越少。相同的滩地糙率时,洪水的流量越大,滩地的流量分配比越大,而主槽地流量分配比越小。
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