盘锦人工岛建设条件分析

针对盘锦人工岛建设条件进行初步分析。首先介绍了人工岛工程方案及工程海域的自然条件;其次,采用经验证的二维潮流及对流扩散数学模型对方案实施后的潮流泥沙特征及水体交换情况进行数值模拟。结果表明,拟建人工岛建设后,水体交换能力较强且对周边海域水动力泥沙影响范围及程度不大,但应注意人工岛附近水域淤积及局部冲刷。     

珠江河口潮流的数值计算研究

潮流是潮汐河口地区最基本的物质运动,建立河口地区水动力模型对研究当地的水动力环境和预估海上工程对潮流场的影响有重要意义。利用EFDC模型研究珠江河口的潮流特征并模拟计算试验人工岛对周边潮流的影响。模型计算结果与实测数据吻合较好。研究发现珠江河口潮流性质以不规则半日潮为主,潮流类型以往复流为主,冬夏两季潮流椭圆的旋向相反。人工岛区域最大流速减小,附近水域产生环流现象,并影响潮流流动。     

曹妃甸港口工程进展及其三维潮流场响应特征研究

曹妃甸港是我国最大规模的围海造地建港工程,建设始于2003年,至今仍处于建设阶段。因此,对曹妃甸海域在不同围垦建设时期的水动力条件变化进行研究很有必要。该文采用Delft 3D软件建立曹妃甸海域三维潮流数学模型,使用实测资料对模型进行验证。运用验证后的模型对曹妃甸工程四个阶段(无工程、2009年工程、2012年工程和预期工程)下的潮流场进行了模拟。在此基础上,探讨了曹妃甸海域的潮流特征、潮流的分层特点和潮流场随着工程建设的变化情况。结果表明,2009年工程建成后,甸头附近的潮流流速增大10%―40%,甸头东部前沿流速总体减小约10%―20%,港池区域和通岛堤附近区域流速则大幅减小,最大减幅约60%。但随着工程的进展,老龙沟和一、二港池区域的流速会有进一步轻微的减小,而其他区域的流速变化不大。     

洋河-葡萄岛岸段养滩工程波浪响应特征研究

北戴河新区洋河葡萄岛岸段的养滩工程利用人工岛(葡萄岛)作为岬头,建设了四个水下人工沙坝。该文根据2014年波浪资料提取常浪和强浪波况,用MIKE21 SW模块建立并验证了北戴河海域的波浪模型,模拟计算了这两种波况下工程区域的波浪场对四个人工沙坝的响应状况。计算结果表明:坝前入射波浪越大,沙坝透射系数越小,人工沙坝对强浪的削减作用大于常浪,也就是沙坝对较大波浪具有更显著的消能作用。     

港珠澳大桥对珠江口水域水动力影响的数值模拟

港珠澳大桥连接香港、珠海和澳门三地,横跨珠江口水域,大桥沿线大量的桥墩和海中人工岛必将对珠江口水域的水动力环境产生影响.采用平面二维潮流数学模型模拟了建桥前后珠江口水域的水动力变化和影响程度,采用非结构网格模拟桥墩和人工岛的形状,有限体积法求解水沙控制方程.模拟结果表明,大桥工程引起的水动力变化区域主要集中在东、西人工岛上下游各5 km及非通航区桥位上下游各1 km范围以内水域,对珠江口水域的水动力分布格局基本不产生影响.     

海河泵站工程二维潮流数值模拟研究

为探讨海河泵站工程建设后海域水动力情况,基于DHI Mike21软件建立了海河泵站工程海域二维潮流数学模型,并在模型验证的基础上,对泵站建设进行了水流条件数值模拟研究。结果表明:模型计算值与实测值吻合程度较好,所建模型能较好地反映工程附近水域的潮流特征。海河泵站建设开工后,流场变化仅局限于泵站工程附近小范围海域;泵站运行期间,上下游航道通航水流条件较好,不影响船舶安全通航;在泄洪期,工程下游靠近海河泄洪口的码头前沿流速和横流均较大,会对船舶靠离泊作业和停泊系缆产生影响,此阶段应采取相应措施保障船舶安全。     

围海工程带来的潮流变化

本文运用数值模拟方法对围填海工程造成的潮流变化进行研究与探讨,所使用的数学模型为具有自主知识产权的天津大学水流泥沙数学模型软件。文中以天津港与曹妃甸港的中间海区为例,分析了目标海域和其它海域的潮流特征变化,着重研究围填海工程对渤海湾造成的联合影响。最后得出几点结论:1围海工程使得渤海湾沿岸海区的潮流运动呈现出不规则的变化;2围海工程对渤海湾近岸海区的影响表现为流速的增大和潮流动力的增强,对离岸海区的影响则相反;3单项填海工程对海湾内整体潮流场的影响不大。     

长江口北支缩窄工程对水动力环境影响数值分析

为分析长江口北支缩窄工程对长江口南北支水动力环境的影响,建立了长江口-杭州湾二维垂向平均潮流数学模型,对长江口北支缩窄工程前后的潮流场进行了数值模拟研究。研究表明:工程实施后新岸线的走向顺应了涨落潮流主流流向,南北支潮流特性基本不变;缩窄工程减小了北支入海口门的河宽,导致北支涨潮量明显减小,达到了减轻北支咸潮倒灌南支的目的;工程后整个河道的高潮位均有不同程度的降低,对北支两岸的防潮将产生积极影响;低潮位有增有减,但是变化幅度相对不明显,仅对北支中上段的排涝有略微影响;从全河段来看,工程后涨潮流速除了三条港河段增大外,其余河段均有不同的减小;而落潮流速总体增大。     

多年围填海工程对湛江湾水动力环境的影响

湛江湾为一半封闭海湾,从2003年开始湛江湾进行了多次围垦造地工程,水域面积已减小3.2%,围填海工程必将造成湛江湾水动力环境的变化。采用平面二维水质数学模型,在对潮位、潮流实测数据验证的基础上,对湛江湾不同年份围填海工程实施后的潮流动力变化进行模拟,对比了湾内流态分布和特征点流速变化,计算了海湾纳潮量的变化,分析了围填海对于湾内水交换能力的整体及局部影响。模拟结果表明,围填海工程对湾内流场的影响仅限工程附近水域,对湛江湾主航道流速影响较小;纳潮量随湾内水域面积的减小而减小,2015年湛江湾纳潮量与2003年相比总体减小3.4％。对于深水区围填尤其是伸入到主流区的围填海工程,由其引起的水动力环境改变和纳潮量变化都比较大,应引起足够重视;湛江湾多年围填海对于工程附近局部水域的水交换能力的影响显著,其中宝满港区由于位于深水区且伸入到主流区,导致水交换率变幅较大,在远期岸线规划应结合污染物治理方案进行。     

海南海花岛内海围堤工程及其影响数值模拟研究

采用潮流泥沙数学模型的方法,对海花岛围堤工程实施后周围海域动力变化、地形变化及其影响进行了研究。结果显示:流速、流向、潮位过程及含沙量过程与实测数据符合良好,模型能够较好地复演了工程建设后海域流场、含沙量场变化;围堤工程实施后,海花岛内海水域呈弱流形势,各个方案流速分布差异不大;围堤工程对附近海域流速影响仅局限于海花岛周围局部区域,对洋浦深槽和洋浦港水域基本没有影响;内海水域呈现为弱淤积状态,正常天气下,内海水域年淤积厚度在0.05 m~0.15 m。     

一二维联解潮流数学模型在防洪评价中的应用

针对单纯使用一维或二维数学模型难以准确高效模拟大型涉水工程对水域影响的问题,通过利用一、二维联解潮流数学模型,在珠江口某港区码头工程附近使用二维模型,对该区域流场和流速变化范围进行模拟,其余水域采用一维模型模拟。结果表明,工程对珠江东四口门及工程周边水域水位、流速、河道潮量及分流比、潮排、潮灌、排涝等影响不大。结论认为,一、二维数学模型联解计算可以用于大型工程,尤其是海域内大型工程的防洪评价计算,并能够得出较为可靠的计算结果。     

Influence of near-shore marine structures in a beach nourishment project on tidal currents in Haitan Bay,facing the Taiwan Strait

The Longfengtou Beach in the Haitan Bay,located in Fujian Province of China and facing the Haitan Strait,has been suffering severe erosion due to the construction of seawalls.A simple beach nourishment project implemented has not achieved the anticipated beach restoration.Thus a practical solution has to rely on a combination with near-shore marine structures.In this study,a 2-D calibrated flow model is set up to investigate the effects of three different layouts of near-shore marine structures on the tidal current.It is shown that the breakwaters situated in both the north and south ends play a vital part in the protection against erosion.The offshore breakwaters can serve as a barrier to obstruct the current circulation then reduce the current velocity.The groyne linking the Guimo islet and the coast significantly reduces the south-to-north water exchange through the channel and redirects the current direction nearly perpendicular to the north breakwater,which cuts off the longshore transport that may have a negative influence on the beach,especially,the northern part.It is also noted that the monsoon at the site with different directions increases the current velocity.In general,proper layouts of marine structures can reduce the current velocity thus lead to less intense sand transport near the beach.     

灌河燕尾港2万吨级码头防洪影响潮流数模研究

为了研究大型涉水建筑物的修建对潮汐河段防洪的影响,以灌河燕尾港2万吨级码头防洪影响为研究内容,采用有限体积方法,建立三角形非结构网格二维潮流数学模型,分析码头建设前后工程区水位、流速和流场的变化。结果表明,码头兴建后对工程区河道的水位和流速影响均较小,流场变化局限在局部小范围地区,故对灌河的防洪影响较小。     

波浪作用下缓坡近岸海域沿岸流分布影响因素分析

本文研究了均匀岸坡地形条件下．规则波及不规则波浪作用下缓坡近岸海域沿岸流的分布规律。采用数学模型与物理模型相结合，分析了波浪要素，地形坡度等因素对沿岸流分布的影响。提出了表征沿岸流分布特征参数的经验公式。研究结果表明，缓坡近岸海域，波浪作用下沿岸流的分布主要受到入射波浪波高、入射角度及地形坡度的影响。不规则波浪作用下沿岸流的速度分布相对平缓。     

长江口南港水动力及悬沙的时空分布特征

通过2011年8月中旬一个大潮期间长江口南港某横断面上的5个定点水沙观测资料,分析了南港水动力及悬沙在潮周期及横断面上的分布特征。结果表明:在时间尺度上,南港潮位波动以半日分潮为主,日分潮较小;受径流及Stokes漂流的影响,涨潮流流速明显小于落潮流流速;含沙量随潮波动现象明显,波动频率是潮流的2倍;在空间尺度上,南港纵向流速最大值分布在南侧主槽,转流从北侧副槽率先开始;侧向流主要是由科氏力对纵向流的偏转作用形成;北侧副槽平均含沙量大于南侧主槽;半日潮流驱动下,平均含沙量在急流和憩流时刻将分别增大和降低;半日潮流和余流共同驱动下,在落急时刻和涨急时刻分别会增大和降低平均含沙量。     

江苏沿海潮流数值模拟与潮流能估算

潮流能是一种海洋可再生能源,具有广阔的应用前景。通过数值模拟方法,对江苏沿海的潮流能分布进行估算。首先建立了江苏沿海平面二维潮流数学模型,并利用多次现场实测资料进行验证;基于数学模型计算结果,分析了江苏沿海的潮流场特征;其次,利用准调和分析方法对15 d潮流模拟结果进行调和分析得到6个分潮调和常数,并继而得到最大可能流速和潮流能流密度;最后,利用估算方法对海区的潮流能进行了估算。研究结果表明,江苏沿海燕尾港以南水域平均潮流能流密度相对较高,其中废黄河口附近海域、苏北辐射沙洲水道区域潮流能最为集中,平均能流密度最大值为700~1 200 W/m2,理论上具有较高的开发与应用价值。     

连云港附近海域潮汐与潮流特征分析

进入21世纪以来,连云港向大型化、深水化发展,进行了大量海岸工程资料的观测和研究。利用连云港海域近年来多次大范围水文测验资料结合数值模拟计算结果,对连云港及南北翼海域潮汐和潮流进行统计分析,从潮汐潮流性质、流速大小和方向平面分布、垂线分布以及余流等角度对潮汐和潮流特征进行分析和探讨,为连云港和南北翼海域海岸工程开发和研究提供基础资料。     

TIDAL EFFECTS ON GROUNDWATER DYNAMICS IN COASTAL AQUI-FER UNDER DIFFERENT BEACH SLOPES

The tide induced groundwater fluctuation and the seawater intrusion have important effects on hydrogeology and ecology of coastal aquifers.Among previous studies,there were few quantitative evaluations of the joint effects of the beach slope and the tide fluctuation on the groundwater dynamics.In this article,a numerical model is built by using the software FEFLOW with consideration of seawater intrusion,tide effects,density dependent flow and beach sloping effects.The simulation results are validated by laboratory experimental data in literature.More numerical scenarios are designed in a practical scale with different beach slopes.Results show that the groundwater fluctuation decays exponentially with the distance to the beach,i.e.,,and our simulation further shows that the beach slope influence can be expressed in the form of a logarithm function.While for the same location,the amplitude increases logarithmically with the beach angle in the form,where and are related with the horizontal distance()in the form of a logarithm function.The beach slope has no influence on the phase lag,although the latter increases regularly with the distance from the sea.The beach slope effect on the seawater intrusion is investigated through the quantitative relationship among the relative intrusion length(),the relative enhancement of the tide induced seawater intrusion()and the beach angle().It is shown that the tide effects on a milder beach is much greater than on a vertical one,and both λ and κ can be expressed in logarithm functions of.The tidal effect on the flow field in the transition zone for a particular mild beach is also studied,with results showing that the tide induced fluctuation of is similar to the groundwater table fluctuation while shows a distinct variation along both directions.     

基于非结构网格的长江口二维三维嵌套潮流数值模拟

三维数学模型多应用于局部水域,无法模拟模型周边的大范围流场.为解决此问题,基于非结构网格有限体积法,建立了长江口二维三维潮流嵌套数学模型.模型嵌套边界采用近似处理方法,假设嵌套边界处网格单元分层水平流速服从多项式分布,该处理方法嵌套边界处的三维计算存在一定误差.将模型应用于长江口大范围水域潮流模拟计算.结果表明,潮位及二维三维潮流验证良好,计算精度满足规范要求,这说明该方法能够模拟大范围水域的二维及三维潮流运动.