烟台港海阳港区沙滩冲淤稳定性数值模拟分析

2010年7月

第7期总第443期Jul.2010

No.7Serial No.443

水运工程

Port &Waterway Engineering 1背景介绍

烟台港海阳港区地处黄海之滨，胶东半岛南翼，

位于东经120°50′~121°29′和北纬36°16′~37°10′（图1），是烟台港地方性的重要港区之一，是一个兼备水运、公路、管道等多种运输方式，集多种服务功能为一体，由港口企业、物流企业和临海产业有机结合的服务整体，除具有一般的港口装卸储运、中转换装、运输组织、信息、综合服务等一般功能外，还具有促进发展临港工业、为现代物流服务以及客货滚装等功能

[1]

。根据设计要

求，需对规划港区西侧万米沙滩的冲淤稳定性进

行全面研究分析（图2），依据规划海区的岸滩泥沙类型，利用潮流、波浪及泥沙数学模型对万米沙滩在波流作用下的稳定性进行数值模拟研究，其结果被规划单位所采用，并对规划方案进行优化，为该项规划的顺利建设提供科学保障和依据。2规划港区潮流、波浪和泥沙特性2.1潮流特征

本海区潮流运动形式为规则半日潮流类型，表现为较强的往复性流动，主流向为偏W ～E 向，其中偏W 向为涨潮流向，偏E 向为落潮流向。大

烟台港海阳港区沙滩冲淤稳定性数值模拟分析*

汪守东，徐洪磊

（交通运输部规划研究院,北京100028）

摘要：利用整体潮流、波浪和泥沙数学模型，对烟台港海阳港区西部万米沙滩的冲淤演变进行了数值模拟试验研究。给出了规划实施前后沙滩处的潮流场和波浪场的变化，得出了万米沙滩的泥沙冲淤年变化量，分别为16mm 和19mm ，因此规划引起沙滩的泥沙淤积量为3mm/a 。

关键词：潮流；波浪；泥沙；冲淤稳定性；数值模拟中图分类号：TV 148+.5

文献标志码：A

文章编号：1002-4972（2010）07-0011-07

Numerical study on scouring and silting stability of beach in

Haiyang Harbor Area of Yantai Port

WANG Shou-dong,XU Hong-lei

(Transport Planning and Research Institute,Ministry of Transport,Beijing 100028,China)

Abstract:Numerical simulations are carried out to study the sedimentation of meters of beach in the west

of Haiyang Harbor Area of Yantai Port using the whole tidal current,wave and sediment mathematical model.The changes of tidal current field and wave field in the beach before and after the planning are given.The annual variation of scouring and siltiation of meters of beach before and after the implementation of the planning are 16mm and 19mm respectively.Therefore,the annual variation of silting caused according to planning is 3mm/a.

Key words:tidal current;wave;sedimentation;stability of scouring and silting;numerical simulation

收稿日期：2010-02-06

*

基金项目：国家自然科学基金重点项目（50839001）；国家重点基础研究发展计划项目（2006CB403302）作者简介：汪守东（1979—）,男,博士,工程师,主要从事港口规划环评和环境水力学方面的研究

。

水运工程2010年

潮期间落潮流平均流速最大为0.32m/s ，涨潮流平均流速最大为0.37m/s ；小潮期，落潮流平均流速最大为0.17m/s ，涨潮流平均流速最大值为0.18m/s 。大潮期垂线平均的涨、落潮流最大流速分别为0.51m/s 和0.42m/s ；小潮期垂线平均的涨、落潮流最大流速分别为0.32m/s 和0.30m/s 。2.2波浪特征

本海区平均波高较大，介于0.5~0.8m 之间，偏南各向（SE~SW ）均为0.8m ，N 向和NNW 向最小，为0.5m 。其他偏北各向均为0.6~0.7m ；最大波高5.8m 出现在SE 向，偏南各向最大波高均超过3.0m ；其次是NE 向，为3.5m ；其他各向为2.0m 左右。最多风浪频率出现在SSW 向，为8.0%；其次为S 向和SW 向，均为7.2%。2.3泥沙特征2.3.1泥沙来源

沿岸泥沙的主要来源为河流输沙和岸滩侵蚀

来沙，而外海来沙极小。影响该区泥沙来源主要是东部河流，西部对该海域影响极小。

1）河流来沙：留格河年输沙量约为9.7万～16.1万，1994年留格河上中游已兴建1座中型水库，可拦截0.16万t 的泥沙。来沙量主要集中在洪水季节，粗颗粒物质沿程堆积，细颗粒下泄入海，据目前情况估计约为8.0万，在浪和流的作用下向西运移。

2）侵蚀物质：拟建区老龙头主要有砂页互岩层，易风化，在海浪的不断冲击下形成沉积物，这些物质多堆积在原地和岬角附近，形成砾石滩和沙砾滩，但作为泥沙来源是次要的。在基岩岬角之间则为沙滩，沙滩向陆分布着尚未被破坏的沙堤，在风暴浪的作用下，该沙堤向陆后退，造成泥沙的纵横向运动。因此，岸滩泥沙的再分配是该区域不可忽略的沙源。人工采砂或者构筑建筑物，可能会破坏原来的平衡，造成泥沙向海输移。

规划区海底也处于轻微侵蚀状态，特别是5~10m 水深的海底侵蚀较为明显，海底侵蚀的泥沙也可进行再分配，成为沙源之一。2.3.2

表层沉积物

海阳港海滩上沉积物主要是砂质沉积物，包括细砂、中细砂、中砂、粗中砂等4种类型沉积物。港区海底沉积物主要包括黏土质粉砂、粉砂和沙砾等3种类型沉积物，其中黏土质粉砂分布最为广泛。规划海区的沉积物以6准

（0.016mm ）以上的细粒沉积物为主，但是在老龙头西南侧的沙砾分布区沉积物中值粒径小于2准（

0.25mm ），在规划海区中部有两处沉积物中值粒径大于7准（0.008mm ）。2.3.3

含沙量一般特征

观测海区含沙量变化较小，大潮期各站含沙量的变化范围为3.3~124.7mg/L ，平均含沙量的变化范围在27.8~60.0mg/L 之间。小潮期，各站含沙量的变化范围为5.6~128.9mg/L ，平均含沙量的变化范围在23.9~57.9mg/L 之间。大潮期，C1站平均含沙量最大，其次是C5站，C2站最小；小潮期，C1站平均含沙量最大，C2、C5

站次之，

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