沿岸流不穩(wěn)定運動時頻域分析及其作用下污染物輸移研究.pdf

1、隨著我國沿岸經(jīng)濟的日益發(fā)展，海洋環(huán)境污染問題也普遍受到人們的關(guān)注，特別是海岸帶及近海海域受環(huán)境影響較為嚴(yán)重。而在近海岸區(qū)域污染物的輸移過程當(dāng)中沿岸流不穩(wěn)定運動起著非常重要的作用，研究沿岸流不穩(wěn)定運動及其作用下的污染物輸移規(guī)律，可以為以后初步預(yù)報污染物在近海輸移提供依據(jù)，進(jìn)一步為治理海洋環(huán)境污染提供理論依據(jù)。本文圍繞這些方面主要做了以下幾方面的工作：
　?。?）首先利用小波變換理論對規(guī)則波致沿岸流不穩(wěn)定運動時空變化特性進(jìn)行了分析。通

2、過小波變換獲得沿岸流不穩(wěn)定運動流速時間歷程的小波譜，基于對小波譜的分析研究沿岸流不穩(wěn)定運動的時空變化，著重分析了規(guī)則波情況下在1:100和1:40兩個平直斜坡上觀測到的沿岸流不穩(wěn)定運動隨時空變化的特性。
　?。?）其次利用空間變換方法對 CCD攝像機采集的墨水運動軌跡圖像進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，然后利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的圖像對沿岸流不穩(wěn)定運動規(guī)則波情況下污染物的輸移進(jìn)行研究。計算了各個波況下污染物在沿岸方向和垂直岸方向的傳輸移速度，并對污染團濃度

3、中心軌跡變化趨勢進(jìn)行了分析。
　?。?）最后利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的墨水運動圖像，對沿岸流不穩(wěn)定運動不規(guī)則情況下污染物的輸移進(jìn)行研究。首先計算了各個波況下污染物在沿岸方向和垂直岸方向的輸移速度，然后對污染團濃度中心軌跡變化趨勢進(jìn)行了分析。
　　通過對規(guī)則波15個不同波況下的沿岸流不穩(wěn)定運動流速時間歷程的小波能譜的分析，結(jié)果表明在規(guī)則波情況下同樣能觀測到沿岸不穩(wěn)定運動，但是時空變化不明顯，這可能是由于實驗測量的時間歷程相對較短，致使沿

4、岸流不穩(wěn)定運動還沒有充分發(fā)展起來；隨時間的變化沿岸流不穩(wěn)定運動呈現(xiàn)連續(xù)性；沿岸流不穩(wěn)定運動在沿岸方向的能量比垂直岸方向強；地形坡度增加會使沿岸流不穩(wěn)定運動產(chǎn)生的區(qū)域減小；無論是1:40坡還是1:100坡，由剪切不穩(wěn)定引起的沿岸流不穩(wěn)定運動頻率都在約0.015Hz左右變化。規(guī)則波情況下，污染物在沿岸方向和垂直方向輸移速度的計算與污染團濃度中心軌跡變化趨勢的分析，結(jié)果表明污染物在沿岸方向的輸移速度為0.1～0.2m/s，在垂直岸方向的輸移速

5、度為0.01～0.06m/s，顯然污染物在沿岸方向的輸移較垂直岸方向的快，并且在入射周期相同的情況下，污染物的輸移速度呈現(xiàn)出隨著波高的增加而增大的現(xiàn)象；污染物的運動主要沿平行岸線方向運動，沒有離岸方向運動；周期相同波高不同的波況，波高增大沿岸流不穩(wěn)定運動產(chǎn)生的范圍在垂直岸線方向有明顯的增大。不規(guī)則波情況下，1:100坡下污染物在沿岸方向的輸移速度約0.04～0.11m/s，垂直岸方向的輸移速度約0.01～0.05m/s；1:40坡下污染