杭州灣深槽水流結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬.pdf

1、杭州灣北岸無論是海運、河運還是公路交通條件都相當優(yōu)越，尤其是北岸深槽的存在，適宜建港的岸線長。掌握北岸深槽航運條件及其沖淤情況對于當前乃至今后杭州灣北岸地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展至關(guān)重要。而深槽航運條件及沖淤情況取決于深槽水動力條件及泥沙輸移。因此，采用三維水流數(shù)學模型研究杭州灣北岸深槽水流結(jié)構(gòu)具有十分重要的意義。
　　在分析杭州灣深槽研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，建立了杭州灣二維水流和深槽三維水流的嵌套數(shù)學模型，分別采用非結(jié)構(gòu)化平面三角形網(wǎng)格和三維分層動網(wǎng)

2、格的方法剖分水域，用有限體積法對控制微分方程進行離散求解;經(jīng)實測流速和潮位資料對杭州灣二維水流模型進行驗證，模型參數(shù)選取合理，可保證計算精度。
　　基于杭州灣二維水流數(shù)值模擬提取深槽三維水流模型所需邊界條件，計算了深槽水域的三維流場，與分層二維實測點數(shù)據(jù)進行比較，結(jié)果符合較好。進而對深槽三維水流特性作了分析，結(jié)果表明:在平面上，在乍浦深槽處表層最大流速達到2.94m/s，漲落潮最大垂線平均流速分別為1.83m/s和1.34m/s，

3、漲急時臨底層流速約為表層流速的50％，垂線上流向基本一致;縱剖面上，深槽底床凸起處的流速比相鄰的平坦處小0.16m/s左右。在深槽的深潭區(qū)域，兩側(cè)流速小，深潭流速大，隨著地勢起伏變化，流速流向有明顯變化，紊流強度較大，極易形成渦體。
　　對杭州灣大橋工程后深槽水流結(jié)構(gòu)進行模擬分析，分析了工程前后水流結(jié)構(gòu)的變化情況，結(jié)果表明:平面上，橋墩附近流速流向變化較大，墩前流速減小，墩側(cè)流速增大，墩后流速減小，在橋墩周圍形成繞流，墩前和墩后以

4、橫向流速為主，縱向流速幾乎為零;橋墩對水流流速的主要影響在墩前約70m，墩后約200m以內(nèi)的范圍。橫斷面上，乍浦斷面流速梯度較工程前減小，減弱了紊流強度，造成底床沖刷動力不足。在橋墩附近，由于墩側(cè)流速增大，墩前和墩后流速減小，形成馬蹄形漩渦，導致墩側(cè)局部沖刷?？v剖面上，橋墩阻水造成上游水面抬高，墩后水面降低，下游自橋墩至乍浦深槽，工程后較工程前抬高2～7cm，距橋墩附2Km處流速減小0.3m/s左右，距橋墩約8Km處的乍浦深槽流速減小0