膠州灣跨海大橋對海灣水體交換的影響

摘要：跨海大橋的建設有利于環灣經濟的發展,但橋墩入水不可避免地會對海灣內水動力和水交換造成一定的影響。本文以膠州灣為例,利用無結構網格有限體積海洋模型,建立了能夠描繪膠州灣跨海大橋入海橋墩的高精度網格,構造了膠州灣及鄰近海域的三維水動力模型,模擬了膠州灣建橋前后的潮(余)流結構。在此基礎上,通過污染物示蹤對比了膠州灣內污染物在建橋前后的對流擴散過程。模擬結果表明,大橋的建設對膠州灣南部大部分區域的影響較小,包括潮(余)流、水交換等方面;但對大橋北側以及南側靠近大橋一定范圍內的區域有顯著影響。大橋北側潮致余流整體減小約2cm/s,靠近橋南側的余流則由向北轉為沿橋向東流動。由于大橋的影響,污染物在大橋北側堆積,重點集中于橋北的紅島以西(Ⅰ區)沿岸區域以及紅島以東(Ⅱ區)大部分區域。其中,Ⅰ區建橋后的半交換時間增加了2.00d,Ⅱ區增加了2.04d。在減緩污染物擴散速率的同時,大橋也同樣阻礙了徑流輸出的淡水向膠州灣南部的輸運,使得橋北水體的鹽度降低,有可能是造成近年來膠州灣冬季冰情加劇的原因之一。