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(huì)進(jìn)步，土地資源越發(fā)稀缺。人們慢慢將目光投入到海洋當(dāng)中，通過對(duì)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(duì)于臨海城市擴(kuò)大土地資源、同時(shí)還能利用海洋資源有著重要的地位。然而有的人工島是獨(dú)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(huì)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(duì)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(jìn)而總結(jié)人工島對(duì)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(shí)測(cè)水文地形資料，從二維泥沙運(yùn)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(duì)凌

3、水灣潮流泥沙進(jìn)行數(shù)值模擬。采用不規(guī)則三角單元的有限節(jié)點(diǎn)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(chǎng)模擬三個(gè)算例，對(duì)該模型進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果較好，利用該模型加之軟件的計(jì)算，能夠很好準(zhǔn)確的模擬潮位變化過程。
　?。?）潮流是海岸河口主要考慮的水動(dòng)力因素之一。為了解海岸河口潮流場(chǎng)特性，一般采用物理模型實(shí)驗(yàn)?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(cè)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(guó)近海模式），并對(duì)其在近海海域預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：兩種模式均能較好的擬合實(shí)測(cè)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(jì)算河口潮流場(chǎng)模擬的開邊界條件。
　?。?）利用波浪潮流共同作用下的泥沙數(shù)學(xué)模型，分別對(duì)凌水灣的流場(chǎng)和泥沙沖淤進(jìn)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(jì)算結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)潮