| 潮汐应变对长江口北槽枯季湍流混合与层化的影响 |
| |
| 引用本文： | 熊龙兵,浦祥,时钟,胡国栋,施慧燕.潮汐应变对长江口北槽枯季湍流混合与层化的影响[J].海洋工程,2014,32(4):41-57. |
| |
| 作者姓名： | 熊龙兵 浦祥 时钟 胡国栋 施慧燕 |
| |
| 作者单位： | 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室;长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局; |
| |
| 基金项目： | 国家自然科学基金资助项目(50679040);海洋工程国家重点实验室自主研究课题(GKZD010056-9) |
| |
| 摘 要： | 利用TELEMAC-3D开展了长江口北槽2010年枯季条件下湍流混合与层化的有限元数学模拟研究。该模型在外海开边界设置了8个主要分潮,并在自由表面考虑了定常风的影响,利用北槽水域3个潮位站(横沙、北槽中、牛皮礁)和2个水文观测站(北槽中段CSW、北槽下段CS8)2010年枯季的潮位、流速及盐度观测资料对模型进行验证并获得了良好的精度,从而得到北槽水域纵向、平面流场和盐度场。模拟得到的流速、盐度被用来计算势能差异(φ)、势能差异变化率(φ/t)、Simpson数(Si)和梯度Richardson数(Ri)。结果显示:1)北槽水域大潮平均和小潮平均的势能差异的变化范围分别约为0~30 J/m3和0~90 J/m3,且较大的势能差异基本位于主航槽,这些表明北槽水体小潮的层化大约是大潮的3倍,主航槽的层化强于坝田区,而北槽中段往往具有更强的层化。2)落急时刻,就北槽下段而言,潮汐应变、潮汐与风共同搅动引起的势能差异变化率的范围分别约为-20×10-4~100×10-4W/m3、0~100×10-4W/m3,这些表明,从大潮至小潮,潮汐应变总体增强而潮汐与风共同搅动总体减弱。空间上,主航槽丁坝附近的潮汐应变明显强于坝田区,潮汐与风共同搅动的强度在坝田区内、外也存在差异,导堤和丁坝的影响明显。3)对于北槽下段CS8站,大潮至中潮的Si数在0.15~0.4之间(介于下临界值0.088和上临界值0.84之间),表明潮汐与风共同搅动占优,属于应变致周期性层化(SIPS)。小潮的Si数在0.9~1.5之间(高于上临界值0.84),表明潮汐应变显著增强并占优,属于持续性层化。4)北槽下段CS8站梯度Ri数的量级范围在混合较好的表层和底层约10-3~10-2,在层化较好的中间水层约100~101。该站湍动能耗散率的量级范围大潮为10-3~10-9W/kg,小潮为10-5~10-10W/kg,具有明显的M4周期性特征和涨、落潮不对称分布,且表层和底层分别由于风应力和底摩擦作用而具有较强的耗散,中间水层稳定层化区的耗散则显著减小,潮汐应变是造成湍动能耗散率在涨、落潮周期内不对称分布的重要因素。
|
| 关 键 词： | 湍流混合 层化 势能差异 潮汐应变 湍动能耗散率 长江口北槽 |
Effect of tidal straining on turbulent mixing and stratification in the dry season within the North Passage of the Changjiang River estuary |
| |
| XIONG Long-bing,PU Xiang,John Z Shi,HU Guo-dong and SHI Hui-yan.Effect of tidal straining on turbulent mixing and stratification in the dry season within the North Passage of the Changjiang River estuary[J].Ocean Engineering,2014,32(4):41-57. |
| |
| Authors: | XIONG Long-bing PU Xiang John Z Shi HU Guo-dong and SHI Hui-yan |
| |
| Institution: | School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200030, China;School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200030, China;School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200030, China;Survey Bureau of Hydrology and Water Resources of the Changjiang River Estuary, Shanghai 200136, China;Survey Bureau of Hydrology and Water Resources of the Changjiang River Estuary, Shanghai 200136, China |
| |
| Abstract: | |
| |
| Keywords: | turbulent mixing stratification potential energy anomaly tidal straining TKE dissipation rate the North Passage of the Changjiang River estuary |
| 本文献已被 CNKI 等数据库收录！ |
| 点击此处可从《海洋工程》浏览原始摘要信息 |
| 点击此处可从《海洋工程》下载免费的PDF全文 |
|
