数值模拟在北戴河西海滩养护工程海域海洋动力场的研究

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1、同济大学土木工程学院硕士学位论文数值模拟在北戴河西海滩养护工程海域海洋动力场的研究姓名：张宇申请学位级别：硕士专业：港口、海岸及近海工程指导教师：刘曙光;杨燕雄20090301摘要坐落于渤海湾西北隅的秦皇岛市拥有众多优质天然浴场，近些年，伴随旅游与建筑业的蓬勃发展，海滨浴场受到严重破坏，过度人为取沙和水坝建设造成的沙源萎缩是海岸侵蚀的主要原因。因此，如何进行人工补沙并对补沙进行保护便成为恢复与拯救秦皇岛岌岌可危的海滩资源的重中之重。考虑到秦皇岛海区海洋动力特点和护岸工程形式，本文计划应用MIKE21软件包中FM(Flexibl

2、eMesh)系列海洋动力模块对工程进行模拟。本文应用潮流模块(MIKE21FlowModelFM)模拟实际潮流场运动情况，并进行工程后潮流场预测；应用波浪模块(MIKE21SW)模拟常浪向、不同有效入射波高及对应波周期条件下的特征波浪场；此外，还尝试应用泥沙输运模块(MIKE21FlowModelFM+ST)模拟在1．Sm有效入射波高波流作用条件下，工程前后泥沙输运对比分析。通过模拟发现：工程后，位于岬湾西岬头的延长西突堤无论对于潮流、波浪还是泥沙输运都有明显削减和制约作用，可有效保护岬头附近岸线；新建的东突堤与潮流通道组合在

3、一定程度上削弱波浪并限制输沙，对岬头形成一定保护；离岸400米的离岸潜堤对潮流影响效果并不明显，但其营造的“浅水区域”对深水区传入波浪能量有明显削减作用，并且与突堤一起截断泥沙向外输运的趋势，保护养滩铺沙区沙源的稳定。总的讲，通过MIKE21软件对工程海洋动力模拟表明，工程建设为海岸提供了较为有效保护。在个别地区，如东岬头附近因建筑物组合方式特殊，工程对岬角及其附近岸线的影响便需要在工程建设后进行长期监测，观察变化趋势，为模型将来的完善提供更多资料，希望可以为将来西海滩养护工程的后续工作提供更好的参考，并为今后类似工程后海洋动

4、力场的变化、分析提供参考实例。关键词：海滩养护工程、海洋动力场、海岸工程、潮流模块、波浪模块、泥沙输运模块AbstractABSTRACTLocatedatthenorth-westofBohaiBay,QinhuangdaoCityhasnumeroushigh—qualitysandbeaches．Inrecentyears．、析ththefastdevelopmentoftourismandconstructionindustry,thebathingbeacheshavebeenseverelydamageddueto

5、excesssand—diggingandreservoirconstruction．Therefore，howtocarryoutthebeachnourishmentschemesandhowtoprotectthesupplementedsandfromerosionareveryimportanttoprotectthesandbeachinQinhuangdao．Withtheconsiderationofthecharacteristicsofcoastaldynamicsandcoastalprojectssty

6、les，theFM(FlexibleMesh)seriesmoduleofMIKE21softwarehasbeenappliedtodoseriesnumericalsimulationsinprojectingarea．Inthisdissertation，MIKE21FlowModelFM(MIKE21FMHD)isappliedtosimulateandpredictthetidalcurrentbeforeandaftertheprojects；MIKE21SWisappliedtodothewavefieldsim

7、ulationwi廿1theordinarywavedirectionandthreecombinationsofsignificantwaveheightandwaveperiod；andthesimulationofMIKE21FlowModelFMHD+STisusedtomakeacomparisonofthesedimenttransportbeforeandaftertheprojects，underthewavefieldof1．5msignificantincidentwaveheightandrealtime

8、tidalcurrent．Throughthenumericalsimulationofhydrody’namicfields，differentcoastalprojectshavedifferenteffects．Suchas，theextendedjetty,locat