海區(qū)橋梁附近潮流及泥沙沖淤模擬研究.pdf

1、地球表面積5億多平方公里,其中海水占地球總面積的71%。隨著人類發(fā)展、社會進步，土地資源越發(fā)稀缺。人們慢慢將目光投入到海洋當中，通過對海洋資源的開發(fā)，來滿足生存發(fā)展的空間保持充足。海洋資源利用最常用的方式是填海造地，而人工島作為填海造地諸多形式之一，對于臨海城市擴大土地資源、同時還能利用海洋資源有著重要的地位。然而有的人工島是獨立填海而成的小島，用支撐物或構(gòu)造體的柱狀物來支撐其整體。這樣的建設(shè)必然會影響海區(qū)橋梁附近或者工程區(qū)附近的河口處

2、的潮流與泥沙沖淤的特性。因此，利用數(shù)學(xué)模型分析工程前后的水力及泥沙沖淤特性，對人工島的建設(shè)具有重要的意義。
　　本文研究背景為凌水灣海區(qū)擬建人工島，利用平面二維數(shù)學(xué)模型擬凌水灣海區(qū)水域在建設(shè)人工島前、后的潮流及泥沙沖淤變化情況，進而總結(jié)人工島對凌水灣海區(qū)潮流和沖淤的影響。研究的主要成果如下：
　　（1）本文根據(jù)凌水灣實測水文地形資料，從二維泥沙運輸基本理論和基本方程出發(fā)，建立了波浪潮流共同作用下的泥沙數(shù)學(xué)模型，擬用該模型對凌

3、水灣潮流泥沙進行數(shù)值模擬。采用不規(guī)則三角單元的有限節(jié)點模式數(shù)值離散方法，并通過水滴坍塌、收縮渠道中的潰壩、渤海潮流場模擬三個算例，對該模型進行驗證。驗證結(jié)果較好，利用該模型加之軟件的計算，能夠很好準確的模擬潮位變化過程。
　?。?）潮流是海岸河口主要考慮的水動力因素之一。為了解海岸河口潮流場特性，一般采用物理模型實驗?zāi)M和數(shù)值模擬的方法，這兩種方法都涉及到開邊界的問題。本文介紹兩種用于預(yù)測潮汐變化從而獲得開邊界條件的模式，即大洋潮

4、汐同化模式（TPXO）和調(diào)和分析模式（調(diào)和分析模式也叫做中國近海模式），并對其在近海海域預(yù)測的準確性進行對比分析。結(jié)果表明：兩種模式均能較好的擬合實測數(shù)據(jù)，調(diào)和分析模式在近海海域的精度更高，更適合計算河口潮流場模擬的開邊界條件。
　　（3）利用波浪潮流共同作用下的泥沙數(shù)學(xué)模型，分別對凌水灣的流場和泥沙沖淤進行模擬分析。通過數(shù)值模型模擬分析了凌水灣填海工程建設(shè)前后填海區(qū)水流特征以及填海工程建橋前后河道沖淤的變化。計算結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)潮