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千里岩岛西部人工鱼礁建设对周边海域水动力影响的数值模拟

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崔恩苹, 张永强, 祝琳, 马晓歌. 千里岩岛西部人工鱼礁建设对周边海域水动力影响的数值模拟[J]. 海洋地质前沿, 2021, 37(2): 10-20. doi: 10.16028/j.1009-2722.2020.040
引用本文: 崔恩苹, 张永强, 祝琳, 马晓歌. 千里岩岛西部人工鱼礁建设对周边海域水动力影响的数值模拟[J]. 海洋地质前沿, 2021, 37(2): 10-20. doi: 10.16028/j.1009-2722.2020.040
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CUI Enping, ZHANG Yongqiang, ZHU Lin, MA Xiaoge. NUMERICAL SIMULATION OF THE INFLUENCE OF ARTIFICAL REEFS ON MARINE HYDRODYNAMICS TO THE WEST OF QIANLIYAN ISLAND[J]. Marine Geology Frontiers, 2021, 37(2): 10-20. doi: 10.16028/j.1009-2722.2020.040
Citation: CUI Enping, ZHANG Yongqiang, ZHU Lin, MA Xiaoge. NUMERICAL SIMULATION OF THE INFLUENCE OF ARTIFICAL REEFS ON MARINE HYDRODYNAMICS TO THE WEST OF QIANLIYAN ISLAND[J]. Marine Geology Frontiers, 2021, 37(2): 10-20. doi: 10.16028/j.1009-2722.2020.040
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千里岩岛西部人工鱼礁建设对周边海域水动力影响的数值模拟

  • 1 中国海洋大学海洋地球科学学院 ，海底科学与探测技术教育部重点实验室，青岛 266100

  • 2 自然资源部第一海洋研究所，青岛 266061

  • 基金项目: 国家自然科学基金“南海北部陆坡神狐海域峡谷区黏性土海底滑坡过程及其动力学机制研究”（41876066）
详细信息
    作者简介: 崔恩苹（1996—），女，在读硕士，主要从事数值模拟方面的研究工作.E-mail：498328362@qq.com
    通讯作者: 张永强（1983—），男，硕士，工程师，主要从事海洋水动力环境数值模拟方面的研究工作.E-mail：zyqiang@fio.org.cn

  • 中图分类号: P75

NUMERICAL SIMULATION OF THE INFLUENCE OF ARTIFICAL REEFS ON MARINE HYDRODYNAMICS TO THE WEST OF QIANLIYAN ISLAND

  • 1 Key Laboratory of Submarine Geosciences and Prospecting Techniques, Ministry of Education, College of Marine Geosciences, Ocean University of China, Qingdao 266100, China

  • 2 First Institute of Oceanography, Ministry of Natural Resources, Qingdao 266061, China

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    摘要

  • 通过建立Mike21FM模型，对千里岩西部人工鱼礁建设区域及周围海域的水动力情况的数值模拟进行研究，分别选取工程前后的涨急时刻和落急时刻的潮流流速进行求差，得出2个时刻的潮流流速变化等值线与分布范围。并选取720 h进行欧拉余流计算，对工程前后的余流流速进行求差，由此得出余流在工程建设后的变化情况。由此研究工程建设对周围海域水动力情况的影响，进而对鱼礁区选址的合理性，营养盐的流失或富集区域及水质的研究提供参考。研究表明，工程建设产生的阻流效果在工程内部区域可达0.4 m·s−1；涨急时刻潮流流速增大的区域位于工程区域南北两侧，>0.05 m·s−1面积约4.52 km2；涨急时刻潮流流速减少的区域分布于工程区域东西两侧，流速减少超过0.05 m·s−1的面积约4.28 km2；工程区域内部余流流速减少均值在0.01 m·s−1左右，工程区域外周边海域余流流速整体增大，最大增值超过0.1 m·s−1的区域出现于工程东部，面积0.41 km2。

    Based on the Mike21FM model, the hydrodynamic conditions of the artificial reef construction area and the surrounding sea area in Qianliyan West are simulated. The Euler residual current is calculated for 720 hours, and the residual flow velocity before and after engineering is calculated. The influence of engineering construction on hydrodynamic condition of surrounding sea area is studied. Furthermore, it provides reference for the study of the rationality of reef site selection, nutrient loss or enrichment area and water quality. The research shows that the resistance effect of engineering construction can reach 0.4 m·s−1. The area where the current velocity increases during the period of surge is located in the north and south sides of the project area, with an area greater than 0.05 m·s−1 of about 4.52 km2; The area where the current velocity decreases over 0.05 m·s−1 is about 4.28 km2. The mean decrease of euler residual current velocity in the project area was around 0.01 m/s, and the overall increase of euler residual current velocity in the surrounding sea area outside the project area, and the area with the maximum increase of more than 0.1 m·s−1 appeared in the east of the project with an area of 0.41 km2.

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  • 图 1  工程区域位置及规格

    Figure 1. 

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    图 2  研究区域地形

    Figure 2. 

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    图 3  模型网格划分

    Figure 3. 

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    图 4  测流站位

    Figure 4. 

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    图 5  #1-小潮期间、#2-大潮期间站位流速、流向验证图

    Figure 5. 

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    图 6  工程前涨急潮流场

    Figure 6. 

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    图 7  工程前落急潮流场

    Figure 7. 

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    图 8  工程后涨急潮流场

    Figure 8. 

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    图 9  工程后落急潮流场

    Figure 9. 

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    图 10  工程前后流速对比图

    Figure 10. 

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    图 11  涨急时工程前后流速变化等值线

    Figure 11. 

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    图 12  落急时工程前后流速变化等值线

    Figure 12. 

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    图 13  工程前余流场

    Figure 13. 

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    图 14  工程后余流场

    Figure 14. 

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    图 15  工程前后余流场流速变化等值线

    Figure 15. 

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    表 1  涨急时刻流速变化情况

    Table 1.  Changes in velocity at maximum flood

    等值线/（m·s−1）向东/km向西/km向南/km向北/km影响面积/km2
    0.012.005.902.933.8017.29
    0.050.635.211.651.414.52
    0.10.494.621.100.781.12
    −0.014.355.733.882.5519.08
    −0.051.863.021.010.644.28
    −0.10.882.670.980.542.23
    −0.20.512.200.910.291.43
    −0.30.041.600.77−1.02
    −0.4−1.25−−0.42
    注：①所测量的距离均是以工程区域中心为基点，分别向正东、正西、正南、正北方向测量的最大距离；②“−”表示在工程区域内；③“影响面积”指大于正等值线值或小于负等值线值的范围。
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    表 2  落急时刻流速变化情况

    Table 2.  Changes in flow velocity at the minimum flood

    等值线/（m·s−1）向东/km向西/km向南/km向北/km影响面积/km2
    0.01 5.53 4.50 4.47 2.22 14.12
    0.0 5.54 1.15 2.95 1.16 7.75
    0.1 3.45 0.42 1.43 0.77 2.81
    −0.0 3.43 3.31 3.78 2.14 14.27
    −0.0 2.79 1.72 2.43 0.93 4.25
    −0.1 2.42 1.08 0.55 0.63 2.07
    −0.2 1.71 0.49 0.30 0.38 0.95
    −0.3 1.22 − − − 0.44
    −0.4 − − − − 0.01
    注：①所测量的距离均是以工程区域中心为基点，分别向正东、正西、正南、正北方向测量的最大距离；②“−”表示在工程区域内；③“影响面积”指大于正等值线值或小于负等值线值的范围。
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    表 3  余流流速变化情况

    Table 3.  Changes in velocity of residual current

    等值线/（m·s−1）向东/km向西/km向南/km向北/km影响面积/km2
    0.01 4.16 5.32 1.53 1.73 13.91
    0.05 2.26 2.09 0.83 1.46 3.07
    0.1 1.52 3.22 0.47 0.48 0.41
    −0.01 8.08 3.22 3.35 2.25 15.98
    注：①所测量的距离均是以工程区域中心为基点，分别向正东、正西、正南、正北方向测量的最大距离；②“−”表示在工程区域内；③“影响面积”指大于正等值线值或小于负等值线值的范围。
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出版历程
收稿日期:  2020-04-17
刊出日期:  2021-02-28

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