三維泥沙模型及其在港口航道工程建設(shè)中的應(yīng)用.pdf

1、隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛躍式發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，港口航道擴(kuò)容日益迫切，但是，航道建設(shè)過程中會(huì)產(chǎn)生大量不利于海洋動(dòng)植物生長(zhǎng)的污染物，其中主要為泥沙等物質(zhì)。在航道建設(shè)過程中產(chǎn)生的懸浮泥沙會(huì)給海洋浮游植物動(dòng)物的生存環(huán)境造成影響，同時(shí)泥沙輸運(yùn)對(duì)于航道的維護(hù)也有很重要的影響。因此，對(duì)于泥沙的研究有非常重要的實(shí)際意義。 本文利用先進(jìn)的三維泥沙輸運(yùn)擴(kuò)散模型ECOMSED，同時(shí)引進(jìn)WAVE模塊，模擬分析了海陽港航道建設(shè)過程中泥沙輸運(yùn)規(guī)律，同時(shí)

2、分析了波浪對(duì)泥沙輸運(yùn)的影響，對(duì)航道海洋環(huán)境的影響。此外，對(duì)泥沙輸運(yùn)過程中的再懸浮和沉降過程在泥沙輸運(yùn)過程中的影響做了初步的探討，分析了不同物理過程下對(duì)海洋環(huán)境的影響。同時(shí)，本文分析了實(shí)際海洋工程作業(yè)過程中不同作業(yè)方式下泥沙輸運(yùn)對(duì)海洋環(huán)境地影響。 本文主要分為四部分：(1)在面源開挖作業(yè)下，即34條船同時(shí)開挖，考慮再懸浮過程下泥沙輸運(yùn)規(guī)律；(2)在采用面式開挖方式，不考慮再懸浮過程下的泥沙輸運(yùn)規(guī)律；(3)在浪流共同作用下的泥沙運(yùn)動(dòng)

3、規(guī)律；(4)點(diǎn)源開挖方式下，即1條船連續(xù)開挖，泥沙輸移規(guī)律。 本模式采用先進(jìn)的ECOMSED模型，用這個(gè)模型計(jì)算了鳳城海域的三維正壓風(fēng)海流及潮流的流場(chǎng)，作為泥沙輸運(yùn)模式(SED)的輸入。在泥沙的數(shù)值模擬方面，采用了求解對(duì)流擴(kuò)散方程方式，在數(shù)值計(jì)算時(shí)采用ADI方法，第一步求解對(duì)流過程，第二步求解擴(kuò)散過程。在這兩步計(jì)算完畢后就可以計(jì)算出各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的泥沙濃度，進(jìn)而通過海底的再懸浮、沉降過程計(jì)算出海底侵蝕。 海陽港作為海陽市的經(jīng)

4、濟(jì)中心，對(duì)該地區(qū)的環(huán)境經(jīng)濟(jì)有很大的影響，所以了解該港口開發(fā)過程中的泥沙輸運(yùn)過程有很積極的意義。本文模擬了兩種開挖方式下泥沙輸運(yùn)規(guī)律，同時(shí)在第一種情況，即線源開挖建設(shè)時(shí)討論了三種情況，分別為考慮和不考慮再懸浮，考不考慮波浪作用。 通過對(duì)不同條件下的泥沙數(shù)值模擬，我們發(fā)現(xiàn)在考慮再懸浮過程后，泥沙的濃度比不考慮再懸浮高，但泥沙的輸運(yùn)主要還是由潮流場(chǎng)來影響；在考慮浪流相互作用下，波浪攜沙作用很明顯，其濃度比未考慮波浪作用高出近一倍。本文