流域重大工程影响下长江口水动力数值分析

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1、同济大学土木工程学院硕士学位论文流域重大工程影响下长江口水动力数值分析姓名：郁微微申请学位级别：硕士专业：港口、海岸及近海工程指导教师：刘曙光;戚定满20090301摘要长江口地区由于受到潮流、波浪、径流、风等诸多动力冈素的影响，其水动力机制以及由此产生的泥沙问题都非常复杂。因此，建立长江【J数学模型来深入研究这些动力因素的影响以及它们之间的相互作用，具有十分重要的理论意义和现实意义。本文分别采用SWEM2D模型，DELFT3D模型以及SWAN波浪谱模型对长江口的水流、波浪、泥沙以及岸滩演变进行模拟。本文首先利用SWAN无结构网格模拟不同风

2、场下长江口波高分布，并利用Josson公式计算相应的底部切应力和底部最大流速的分布。结果表明，底部最大流速和底部切应力的变化是随着波高和波浪周期的增加而增加。底部最大流速和底部切应力对水深的变化更加敏感，而受波高的影响相对较小，所以最人的底流速和切应力一般分布在水深最浅的浅滩上，说明波浪的主要作用是冲滩淤槽。本文介绍了SWEM2D模型的理论及其计算原理，然后把它和SWAN波浪模型耦合起来，建立了波流共同作用下的长江口二维水流模型。根据精度和效率的需要，可以调整流场和波浪场的相互更新时间，改变波流的耦合化程度。用长江口实测资料对模型进行率定验

3、证，表明模型对水位流速的计算结果与实测值拟合较好。通过波浪对流场影响分析表明，对小潮和低潮位期间的影响较大，航道转弯处CSW测站受波浪影响最大。接着建立了长江口风暴潮模型。对9711期间长江口部分测站的水位验证结果显示，模型能够比较好的模拟出台风问的增水情况。计算了深水航道-T程前后，北槽的风暴潮增水变化。结果表明：风暴潮期间工程影响的范围和幅度都较小，而波浪效应远大于工程效应。本文最后建立长江口岸滩冲淤模型研究近期r一峡工程和南水北调工程对长江口岸滩演变的影响。研究表明，未来5～20年长江口的整体地形是比较稳定的：南汇边滩整体继续向东南方

4、向演变，但是淤积速率有所减缓；崇明东浅滩发育基本稳定，上游来沙量的减少不会造成崇明东浅滩的大幅度冲刷，边滩整体继续向东南方向演变；九段沙受局部工程建筑物影响较大，总体将继续向东南推进。关键词：长江口，SWEM2D，SWAN，波流相互作用，风暴潮，泥沙，岸滩演变ABSTRACTABSTRACTTheinfluencesofvariousdynamicfactors‘suchascurrents，waves，winds，etc．ontheareaofYangtzeEstuaryleadtocomplexsituationofthehydrody

5、namicproblemsandcorrespondingsedimentsproblems．Therefore，thereisanimportanttheoreticalandpracticalmeaningtodoafurtherresearchwithrespecttotheinfluencesandinteractionsamongthesefactorsbyestablishmentofnumericalmodel．Incurrentpaper,SWEM2Dmodel，SWANmodelandDELFT3Dmodelareappl

6、iedtosimulatetheflow,waveandtidelandevolutionofYangtzeestuary,respectively．TherelativeshearstressandthemaximumvelocitydistributionattheboRomarecomputedwithJOSSONformulationunderthewaveheightdistributionsimulatedbyunstructuredgridSWANintheYangtzeEstuary．Theresultshowsthatth

7、eshearstressandmaximumvelocitiesatthebottomincreaseswiththeincrementofthewaveheightandwaveperiod．Withmoresensitivitytothewaterdepththanwaveheight,themaximumboRomshearstressandvelocitygenerallydistributeintheshoalareawherethewaterdepthiSshallow．Itprovesthatthewaveserodethes

8、hoal，butsiltthechannel．Secondly，thepaperintroducesthetheoryandcorrespondingcomputingprinc