上海临港工业区芦潮港海域水文泥沙分析

根据芦潮港海域近年水文、泥沙、波浪及地形观测资料,分析了芦潮港海域波浪、潮流及泥沙特征.研究表明,芦潮港附近海域为强潮流、高含沙量区域;芦潮港海域潮流是控制海域含沙量和地形冲淤的主要因素,而波浪作用处于次要位置;芦潮港海域为淤泥质岸滩,岸滩形态主要由潮流动力所塑造,波浪主要对近岸区泥沙作用较明显.通过分析研究含沙量与潮流及波浪的关系,得到芦潮港海域波流共同作用下的水流挟沙力关系式.验证结果表明,关系式计算结果与实测含沙量吻合较好.     

二维潮流及泥沙数学模型

本文利用控制体积法对沿水溶平均的二维水流及泥沙微分方程进行了离散，建立了二维潮流泥沙数学模型，并利用连云港附近的潮流及含沙量资料对模型进行了验证计算，验证结果表明，无论是水位、流速、流向，还是含沙量都与实测资料符合良好，由此可以看出，本模型不仅能应用于潮流泥沙计算，而且可以推广到各种平面不恒定流的泥沙冲淤计算中。     

波浪潮流共同作用下的二维泥沙数学模型

波浪和潮流是海岸泥沙运动的主要动力因素。本文在一般的二维潮流泥沙数学模型基础上,考虑到整个波浪场对泥沙运动的影响,建立了波浪潮流共同作用下的二维泥沙数学模型,并将此模型用于锦州湾潮流场、波浪场、泥沙分布和冲淤计算中,得到了与实测资料相一致的结果。     

岛群海域环境下泥沙运动及地形冲淤变化数值模拟研究

建立波浪、潮流共同作用下泥沙运动及地形冲淤积变化数学模型,并根据2007年4月份实测水文泥沙资料对模型进行了验证,验证表明,潮位、垂线流速、流向及含沙量过程的计算值与实测值吻合良好;波浪、潮流共同作用下悬沙引起的冲淤变化与实测冲淤分布趋势基本一致,较好地复演了洋山港工程建设后海域流场、含沙量场和地形变化.运用该模型对洋山深水港西港区工程方案进行了数学模型研究,研究表明,汊道方案实施后,由于颗珠山汉道的存在,使得通道内水流向北偏移,使得通道北侧西部流速较工程前流速有所增加,使西港区地形基本保持冲淤平衡略有冲刷;颗珠山汊道的存在,能够继续保持目前通道南侧淤积,北部刷深的格局,对西部港区的建设是有利的.     

基于SWAN和ECOMSED模式的大风作用下黄骅港波浪、潮流、泥沙的三维数值模拟

根据黄骅港外航道淤积问题的具体情况,本文采用三维细颗粒泥沙的ECOMSED模式对黄骅港海域的潮流、泥沙进行了模拟。数值计算结果与潮流为主要动力条件的现场实测结果进行了比较,二者吻合较好。在此基础上,本文采用SWAN风浪模型和ECOMSED对黄骅港骤淤进行了数值模拟,并与收集到的现场实测资料进行比较,也得到较好的结果。数值模拟显示,波浪是造成黄骅港外航道泥沙淤积的主要动力因素;在以波浪为主的动力条件下,含沙量在波浪破碎带达到最大,并且沿水深变化梯度较大。破碎带当地的泥沙跨过航道落淤是黄骅港外航道淤积的主要原因,岸边泥沙随落潮流下泻不是黄骅港外航道大风骤淤的主要原因。     

群岛阻滞效应影响舟山群岛水流挟沙力空间变化研究

在舟山群岛海域大范围实测资料的基础上,通过分析指出舟山群岛海域的含沙量空间分布具有明显的东南方向低、西北方向高的特点.同时,利用平面二维潮流及波浪数学模型模拟该海域的潮流场和波浪场,在此基础上对比刘家驹、窦国仁公式、不分区及分区拟合的挟沙力公式的计算结果与实测含沙量的差异,提出群岛水域只有分区计算才能从整体上把握挟沙力的空间分布特性,并从波浪及潮流的角度分析群岛水域水动力条件的变化,提出是群岛的阻滞效应导致了挟沙力空间分布的不均匀性.此外,对刘家驹及窦国仁公式的适应性进行了初步探讨,提出在舟山群岛水域,刘家驹公式中系数0.0273修正为0.13后能获得较为合理的计算结果.     

河口水流、波浪、潮流、泥沙、河床变形二维数学模型

根据河口“波浪掀沙，潮流输沙”的泥沙运动机制，引入“波浪幅射应力”反应波浪对水体和泥沙的驱动力．考虑波浪对底部泥沙作用力、波浪对水流挟沙能力的影响及风场对水流和泥沙运动的影响．同时考虑泥沙粒径大小、水体含盐度、含沙量及水流紊动程度等因素对絮凝沉速的影响．用ＡＤＩ算法求解沿水深平均方程，破开算子法解悬移质不平衡输沙方程及河床变形方程，引入通度概念处理岸滩不规则边界，建立河口水流、波浪、潮流、泥沙、河床变形二维数学模型．通过实测资料及卫星摇感图像对所建数学模型进行检验，表明它可以较好地预测河口泥沙的运动     

博贺电厂海区波、流共同作用下的悬沙数值模拟

博贺电厂厂址濒临南海,受南海潮流、波浪作用,水流运动复杂。为了有效地研究和预报工程海区的潮流、泥沙运动,必须考虑潮流、波浪和泥沙的综合作用。结合目前研究成果,建立博贺港海区波浪、潮流共同作用下的平面二维泥沙数学模型,并采用实测的同步水文泥沙资料对所建模型进行了验证。在此基础上,对博贺电厂不同方案实施后海区的潮流、泥沙运动进行了模拟和研究。     

连云港口门防波堤建设对航道回淤影响数值研究

以连云港海区为例,建立潮流、波浪共同作用下的泥沙运动数学模型,应用年平均含沙量场作为依据对临界冲刷切应力和冲刷率进行率定,并利用实测资料对模型进行验证。在模型基础上研究了口门防波堤建设对年平均含沙量场及进港航道回淤的影响,分析了工程后平均含沙量场的分布形式和航道回淤强度的沿程变化规律。结果表明防波堤修建后,口门处含沙量较高,并向港内和外海逐渐降低,航道回淤强度分布形态与航槽内含沙量分布形态相似;航槽第二年回淤率低于第一年。     

潮流和波浪作用下悬移质挟沙能力的研究

本文将湍流猝发理论用于潮流与波浪共同作用下挟沙能力的研究。基于湍流猝发的时空尺度得到波浪和潮流作用下床面泥沙上扬通量 ,然后根据连续律 ,建立了平衡近底含沙量的理论表达式。进而根据波浪掀沙和潮流输沙的模式 ,推导得出了物理概念清晰和充分考虑床面附近泥沙交换力学机理的潮流和波浪共同作用下的挟沙能力公式 ,经过黄河口实测资料的验证 ,计算与实测符合良好。     

田湾核电站海域潮流泥沙数值模拟研究

建立了基于不规则三角形网格的考虑波浪及其破碎作用的潮流泥沙数学模型,在对模型进行充分验证的基础上,对田湾核电站海域的潮流泥沙进行了数值模拟,对潮流场泥沙场特征进行了分析;对连云港港口扩建(旗台港区建设)规划方案对田湾核电站已建取水工程的影响进行了数值模拟研究,计算了取水明渠口门附近岸滩的冲淤变化及取水口设计水深等深线的位移.研究结果表明:连云港港口扩建后,已建的田湾核电站取水明渠口门附近水域变成泥沙淤积环境,滩面将会淤高,设计的取水口门水深等深线将会外移,核电站正常取水将会受到影响.     

淤泥质海岸波、流共存时悬移质挟沙力构建

淤泥质海岸波、流共存时悬移质挟沙力的确定,对于利用泥沙数学模型来模拟海岸泥沙运动和海床冲淤变化具有重要意义。根据Bagnold的悬浮功理论和Bijker的波、流共存时床面剪切应力,从能量平衡角度出发,建立了新的波、流共存时水体挟沙力公式。利用2009年8—11月连云港徐圩海域波浪潮流泥沙短期连续观测资料对公式中的系数进行率定,并验证所建立的公式。结果表明,建立的公式计算值与实测值符合程度良好。     

舾装码头工程对大辽河口水沙运动的模拟分析

以盘锦舾装码头工程为背景,建立二维潮流泥沙数学模型,对工程建设前后海域潮流泥沙运动变化进行模拟分析。研究表明,舾装码头及引堤工程缩窄了盖州滩东侧至双台子河口的主流通道,周围海域水动力条件发生了一定变化,其潮流场受影响范围基本在5 km左右;舾装码头前沿含沙量变化梯度较大,大辽河口东、西水道处含沙量变化不明显。     

黄河河口海岸近岸带水体含沙量的横向分布

基于波浪掀沙和潮流输沙的物理图形，本文根据能量平衡方法和扩散理论分别推导得出了破波区内外含沙量的横向分布表达式。研究结果表明，破波区内趋近岸线的含沙量并不为零，与实测资料相吻合。采用泥沙扩散方程计算破波区外的含沙量的横向分布，弥补了Fick扩散模型不考虑泥沙沉速的不合理性。     

钦洲湾二维水流泥沙数学模型及应用

钦州电厂所处钦州湾海域位于北部湾顶部,广西海岸中段.电厂采用直流供水系统,以钦州湾海水作为冷却水源.对电厂附近海域的地形地貌、风况、波浪、泥沙含量分布情况作了详细分析,针对钦州湾大范围海域及电厂附近局部海域进行二维水流泥沙数学模型计算.模拟研究在潮流、波浪、金鼓江来流的作用下,电厂取排水口附近海域含沙量的变化以及海床的稳定与冲淤变化等情况,以及工程海域规划岸线的变化对电厂取排水口附近海域海床地形、取水进沙等的影响.为钦州电厂取排水口位置选择及安全运行提供必要依据.     

电厂附近海湾水沙环境演变数值模拟研究

建立了一种海域温排水、泥沙数学模型,对泥沙、波浪边界条件的处理等问题进行了研究,通过计算对电厂附近海域温排水、泥沙运动进行了分析,表明建立模型是一种解决某些实际工程问题的有效方法。     

海湾型潮汐通道中大型深水港开发的水沙问题研究

正在建设中的我国钢铁基地曹妃甸的前沿深槽属于典型的海湾型潮汐通道,潮流在深槽内基本为东西向的往复流,是维持深槽水深的主要动力;其泥沙的运动受波浪与潮流共同作用,风浪掀沙作用对含沙量场影响明显。针对这类海湾型潮汐通道的波浪、潮流、泥沙及海床演变的特点,建立了波流共同作用下的二维泥沙数学模型,并进行了2006年冬、夏季大小潮潮流、泥沙的验证。验证结果表明,本海域潮位及15条同步垂线流速、流向、含沙量过程的计算值与实测值吻合良好,矿石码头港池前沿计算的冲淤厚度及其分布趋势与实测值接近。在此基础上,研究了曹妃甸深水港开发引起甸头以南深槽、老龙沟深槽、各港池的流速变化及港池航道内的回淤和台风暴潮引起的骤淤等问题,为论证沿海潮汐通道的保护利用以及港口工业的发展等提供依据。     

珠江口潮流泥沙数学模型关键问题探讨

河口潮流、波浪、泥沙、盐度构成了一个极其复杂的耦合系统,将波浪、盐度作为影响泥沙运动的重要因子,与波浪模型和盐度模型耦合,提出了珠江口潮流泥沙模型构架。分析了珠江口泥沙絮凝、泥沙起动、波浪作用下的挟沙力等泥沙数学模型关键问题。以盐度对河口泥沙絮凝的影响分析为基础,根据计算得到的不同径、潮动力作用下河口盐度分布,实现了泥沙絮凝沉速进行实时修正;通过影响河口滩、槽挟沙能力主导因子的识别,提出了一套水流挟沙能力实测资料筛选的方法,建立了波、流共同作用下河口水流挟沙力公式,并以此计算潮波作用下的挟沙力。研究完善了模型的辅助方程,为珠江口泥沙精细模拟奠定了基础。     

清淤工程对鳌园沙滩上泥沙运动的影响研究

同安湾鳌园沙滩岸段处于湾顶,该水域潮流、波浪动力较弱。该海域清淤工程会对鳌园沙滩水动力环境及泥沙运动产生影响。本文分析了清淤工程后鳌园沙滩上波浪、潮流动力变化特点,以及在此动力条件下泥沙含沙量变化,分析了鳌园沙滩上不同位置泥沙淤积及泥沙运动。表明清淤整治工程后,鳌园沙滩潮流依旧很弱,波浪动力略有增加,含沙量降低平均为0.025 kg/m~3,沙滩上泥沙淤积量在1.18 cm/a以内,沙滩上沿岸净输沙方向为由东向西,净输沙867 m~3/a。清淤工程利于鳌园沙滩的维持。     

洋口港区烂沙洋北水道航道开挖可行性研究

为满足洋口港区发展需求,应对船舶大型化趋势,开展了烂沙洋北水道自然水深航道浚深的可行性研究。依据现场实测风速、潮流、波浪、泥沙等资料,进行了工程海域气象、水文、地貌等自然条件的综合分析,建立了辐射沙脊群洋口港区二维波浪潮流泥沙数学模型,对航道开挖方案实施后的潮流、泥沙进行了数值模拟,并预报了航道开挖后的常年回淤量和大风天的淤强分布。计算结果表明,航道开挖前后海区内潮流场变化不大,疏浚段流速略有变化;航道开挖后的常年回淤量小于700万m3,一次大风过程航道内不会发生骤淤碍航。因此,初步论证了烂沙洋北水道航道开挖是可行的。