温州浅滩围涂促淤工程泥沙数值模拟研究

基金项目中国博士后科学基金

作者简介

男

天津市人研究员

博士主要从事海岸河口水动力与泥沙的数值模拟研究

温州浅滩围涂促淤工程泥沙数值模拟研究

李孟国

天津

摘要

建立了波浪潮流泥沙数学模型通过多个

促淤方案的淤积效果模拟计算推荐了最佳促淤方案推荐的最佳促淤方案与定床浑水淤积物理模型试验推

荐的方案一致

关键词促淤泥沙温州浅滩数值模拟

前言

温州浅

灵昆岛小霓屿图瓯江口附近地形示意图

温州浅滩围涂造陆面积达

潮流输沙

在目前的考虑波浪潮流共同作用的泥沙数学模型中波流挟沙力来考虑

该类泥沙模型涉及四场本

基于现

数学模型的建立

波浪场数学模型

基于缓坡方程和线性波动叠加原理导出的多向不规则波联合折绕射基本方程为

式中及方向间隔

波浪计算域的西边界至

考虑波浪作用的潮流场数学模型

基本方程

连续方程

动量方程

为直角坐标系坐标分别为方向的流速分量

方向的水平涡动粘性系数为相对平面的水面起伏为静

分别为波流底摩擦应力在

数值方法

即可得到显式差分方程

模型西边界至梅岙东边界至计算

对模型进行了实测的大中小三个潮过程的验

关于潮流验证情况参见文献

模型的开边界采用实测潮位控制梅岙和楠溪江边界分别采用号和号测站的实测潮位资

计算时间步长为

图潮流泥沙计算域及水文测站位置图计算网格图

悬沙场数学模型

式中分别为为泥沙沉降

几率根据瓯江口现场

实测资料得出的瓯江口海区波流挟沙力公式为

式中为波浪水质点在床面的最大

用基于不规则三角形网格的有限差分方法进行显式离散

迎风

悬沙场计算范围与网格同于潮流数学模型进行了实测的

图和图

分别

给出了其中

图大潮含沙量验证曲线图小潮含沙量验证曲线

底床冲淤场数学模型

悬沙造成的底床冲淤场基本方程

式中

为

底沙造成的底床冲淤场基本方程

图断面冲淤验证

和分别为单位时间内单宽底沙

和

方向的分量

在考虑波浪作用的潮流场数学模型计算完成后进

使用

年

月和

年

图

给出了龙湾断面和瓯江北口七

温州浅滩围涂促淤工程方案研究

促淤基本原理

促淤的基本原理简单说就是

一般情况下促淤区的特点及其促淤方案设计促淤区的特点

图

灵昆岛海思的多年平均海平面在理论基面上

即温州浅滩促淤效果

北堤建成后无南堤情况下泥沙淤积情况北堤建成后在南堤先不建的情况下浅滩淤积基本

达到平衡情况下的冲淤分布见图从图

可以看出

淤积基本成平顺浅滩走向

最多

北半部浅滩淤积

厚度仅

促淤方案的设计

如前所述设计了

潜堤堤顶高程有

方案

单口袋和三口袋取

和

各种促淤方案的促淤效果计算及其优劣比较对上述的种促淤方案形式的表

图各种促淤方案形式

表

小霓屿

小霓屿

口门宽

口门宽

图

小霓屿霓屿建堤方案促淤有一定效果

小霓屿霓屿堤的堤根附近

且在霓屿小霓屿口门最需

但

刷坑深度达

采用

在南京水利科学研究院物理模型试验首先使用清水定床试验对图中的各个方案进行了筛

物理模型得出的最佳促淤

结语

本文建立了考虑潮流输沙

础上研究结果表明采用南堤促淤工程方案

参考文献

曹祖德王桂芬海洋学报

辛文杰

马福喜李文新水利学报

丁平兴胡克林孔亚珍等长江河口波

李孟国蒋厚武

李孟国刘百桥

李孟国王正林

李孟国

窦国仁