人工岛方案对深圳湾水环境影响的数值模拟

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1、人工岛方案对深圳湾水环境影响的数值模拟(申请清华大学工程硕士专业学位论文)的数值模拟研究培养单位：环境学院工程领域：环境工程申请人：郑阳指导教师：毛献忠副研究员联合指导教师：冷科明高级工程师工二○一七年六月NumericalsimulationoftheinfluenceonwaterenvironmentoftheproposedartificialislandinShenzhenBayThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofessionaldegree

2、ofMasterofEngineeringbyZhengYang（EnvironmentalEngineering）ThesisSupervisor:AssociateProfessorMaoXianzhongAssociateSupervisor:SeniorEngineerLengKemingJune,2017摘要摘要深圳近30年高速城市化进程中，由于人口增长、围垦等一系列的人类活动造成了深圳湾近年来泥沙淤积速率加快，滩涂面积增大。由此引发一系列环境问题，如水质恶化、底泥黑臭等。因此，深圳湾的治理迫在眉睫，为此我们提出工程手段改善湾内水动力条件，减缓泥沙淤积现状，为深圳湾

3、治理和规划提供参考。通过对深圳湾水体的动力、水质、泥沙以及底泥淤积进行分析，结合文献资料，根据深圳湾地形形态和淤积现状，提出了深圳湾局部范围清淤，清淤后的底泥构建人工岛；设置人工岛方案，旨在改善湾内动力，减缓或改善深圳湾内泥沙淤积现状。人工岛拟设置在大沙河口附近，西侧及北侧与岸线平行，两侧通道约800m宽，面积约为2.2km2，并通过水环境模型方法评价人工岛方案的可行性。采用Delft3d模型建立了深圳湾珠江口的水动力模型，并通过实测资料进行验证，高低潮位平均误差为0.05m和0.06m，流速和流向误差分别为0.07m/s~0.11m/s和27.6°~33.0°，盐度相对误差

4、为2.9%~4.1%，验证结果表明模型能较准确模拟深圳湾的流场及污染物扩散。深圳湾涨潮时，平均流速为0.29m/s，平均盐度为21.97ppt；落潮时平均流速为0.38m/s，平均盐度为19.82ppt；大潮期涨、落潮量分别为1.50亿和1.52亿m3。采用所建立的模型模拟分析了人工岛方案前后水动力、潮量、污染物扩散等在湾内变化特征。计算结果表明：人工岛两侧通道平均流速增大，南北向通道平均增加60.0%，东西向通道平均增加27.7%，流速的增加有利于维护东西和南北通道的稳定性；近湾口断面及湾中部断面的平均流速都有减小，降幅约为2.4%和4.6%；人工岛南侧断面流速增大，增幅为

5、11.1%；深圳湾上游断面平均流速增幅为0.1%。潮汐主要通道流速的增大，有助于泥沙的冲刷，减缓淤积。15d连续潮计算结果表明，人工岛方案平均每个潮净潮量会增加约3.4万m3，落潮历时平均延长1.4min。净潮量增加及落潮历时延长有助于带走更多泥沙，从而改善淤积现状。人工岛方案下，深圳湾近湾口处污染物浓度降低，内湾有所升高，岛西侧通道的TIN浓度下降约0.800mg/L，TP下降0.0400mg/L；岛北侧的TIN升高0.200mg/L，TP升高0.0020mg/L，总体上，建人工岛方案对污染扩散影响较小。关键词：人工岛；深圳湾；水动力；泥沙淤积；污染物扩散IAbstract

6、AbstractInthepast30years,duetohigh-speedurbanizationinShenzhen,humanactivitiessuchasthefast-growingpopulation,landreclamationandsoonhavecausedalotofenvironmentalproblems.Forexample,thesedimentationrateandthetidal-flatinShenzhenBayareincreasing,whichhaveresultedthesedimentodorandwaterquality

7、deteriorating.Thus,theregulationofShenzhenbayisurgent.EngineeringmeansisproposedinthisthesistoimprovethehydrodynamicconditioninShenzhenBay,inordertoslowdownthestatusofsiltationrate,whichcanprovideguidancetothegovernanceandplanningofShenzhenBay.Inthispape