长江下游径流量对江心洲和长江口盐水入侵变化的影响研究

论文摘要

长江是中国重要的地理单元,尤其是下游和长江口,面对日益增长的经济、人口压力,产生了一系列的环境问题,环境治理和保护迫在眉睫,开展对长江下游至入海口的研究具有重要意义。已经有很多的学者利用水文资料、卫星资料和数值模式开展河流径流量、江心洲和盐水入侵的研究,但是对长时间序列的长江径流变化特征、江心洲演变的定量研究,和高分辨率模式模拟的长时间序列盐水入侵的研究仍然很少,对其变化机制的解释并不是很清楚,本研究基于此展开。本文首先对长江下游大通站实测的径流量的长期变化特征进行了细致的分析和讨论,利用滑动平均法去除噪声,发现1937年至2016年长江下游径流量波动剧烈,80年年均径流量为9085.61亿立方米,总体上呈减小趋势,达到年均减少10.877亿立方米,三峡水库蓄水前后径流量分别年均减少11.639亿立方米和64.412亿立方米,三峡水库的蓄水加快了下游径流量减少的速度。利用功率谱分析方法分析径流量的变化周期,得到了11.9、7.3和2.5个月的变化周期。利用相关性分析法分析降水量、气温、厄尔尼诺和PDO（Pacific Decade Oscillation）等因素对径流量变化的影响,发现长江下游径流量的变化主要是由降水量变化引起的,在厄尔尼诺年后降水量会异常增加,导致径流量增加,气温和PDO等因素对其变化影响较小。基于实测径流量、输沙量和降水量等资料,从Landsat4-5 TM（Thematic Mapper）和Landsat-7 ETM+（Enhanced Thematic Mapper）遥感影像里分别提取了长江下游1985年至2015年两个典型地区的江心洲,分别是南京段的7个江心洲和扬中段的4个江心洲,结果显示南京段江心洲在1985年至2015年间面积总体上呈现减小,年均减少19.97公顷,但其减小速度逐渐放缓,而扬中段江心洲总体上面积增长,呈现先增长后萎缩的变化特点。两个地区的江心洲的最大影响因素都是输沙量,扬中段的江心洲受到海洋潮汐的影响较南京段更严重,人为影响近年来呈现上升的趋势。基于长期径流量资料,构建了研究区域的高分辨率FVCOM（An Unstructured Grid,Finite-Volume Coastal Ocean Model）模型,模拟出了全深度的流场和盐度分布,盐度从时间上看呈现出“高—低—高”的特点。提取出了1993年至2012年长江口盐水入侵距离,入侵呈现出加剧的趋势,其中98年中入侵距离达到了这20年的最低值,01年中到08年中7年左右的时间内,盐水入侵的距离持续增加了9公里。从入侵的垂向剖面结构上看,夏天由于海面的水体加热,层化增强,混合减弱,从而造成盐度层化,盐水入侵明显,整个入侵过程呈现出一定的周期性。对盐水入侵距离进行功率谱分析,发现满足99%置信度的周期为341-410天、27天、23.95天、13.65-16.13天和4.51-9.63天,这些周期分别是由径流、潮汐、气压波动和潮汐的共同影响引起的。分析其影响因素发现,径流量是最大影响因素,其次是经向风,冬季盛行的北风造成明显的向陆地方向的艾克曼输运,加剧了盐水入侵,而纬向风和潮汐对盐水入侵距离的影响则较小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 河流径流量的研究进展
•     1.2.2 江心洲的研究进展
•     1.2.3 河口及盐水入侵的研究进展
•     1.2.4 近岸海洋数值模式研究进展
•   1.3 主要研究内容和创新点
• 第二章 数据资料和FVCOM模式简介
•   2.1 研究数据资料
•     2.1.1 水文资料
•     2.1.2 气象气候资料
•     2.1.3 卫星遥感资料
•     2.1.4 模式资料和再分析资料
•   2.2 FVCOM模式简介
•     2.2.1 控制方程
•     2.2.2 垂向坐标变换
•     2.2.3 不规则三角网格设计
•     2.2.4 FVCOM的优势
•   2.3 研究区FVCOM模式建立和设置
•   2.4 本章小结
• 第三章 长江下游径流量的长期变化特征及其影响因素
•   3.1 径流量分析方法
•     3.1.1 滑动平均法
•     3.1.2 功率谱分析
•     3.1.3 相关性分析方法
•   3.2 径流量长期变化特征
•   3.3 径流量变化影响因素
•   3.4 本章小结
• 第四章 长江下游江心洲的演变
•   4.1 江心洲研究方法
•     4.1.1 研究区江心洲简介
•     4.1.2 遥感影像预处理
•     4.1.3 江心洲提取方法
•   4.2 江心洲面积变化特征
•     4.2.1 长江下游南京段江心洲提取结果以及变化特征
•     4.2.2 长江下游扬中段江心洲提取结果以及变化特征
•   4.3 江心洲变化影响因素
•     4.3.1 水文气象因素对江心洲的影响
•     4.3.2 流场分布对江心洲演变的影响
•     4.3.3 人为因素对江心洲演变的影响
•   4.4 本章小结
• 第五章 长江口盐水入侵
•   5.1 模式验证
•   5.2 研究区盐度时空分布
•     5.2.1 研究区流场分布
•     5.2.2 研究区盐度的空间分布
•     5.2.3 研究区盐度的时间分布
•   5.3 长江口长期盐水入侵
•   5.4 盐水入侵距离谱分析
•   5.5 盐水入侵影响因素
•     5.5.1 径流量对长江口盐水入侵的影响
•     5.5.2 风对长江口盐水入侵的影响
•     5.5.3 潮汐对长江口盐水入侵的影响
•   5.6 本章小结
• 第六章 结论及展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 时海云

导师: 董昌明,夏长水

关键词: 长江,盐水入侵,江心洲,径流量

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 海洋学,地球物理学,水利水电工程

单位: 南京信息工程大学

基金: 国家重点研发计划( 2017YFA0604100),江苏省研究生科研创新计划项目(KYCX18_1020)

分类号: P333;P731.2

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000176

总页数: 80

文件大小: 6572K

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