铁基湾围垦工程对潮流泥沙影响的数值计算与分析.pdf

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1、第13卷第8期中国水运Vo1．13No．82013生8月OhinaWaterTransportAugust2013铁基湾围垦工程对潮流泥沙影响的数值计算与分析钱进，高龙刚(江苏省交通规划设计院股份有限公司，江苏南京210005)摘要：为研究铁基湾围垦工程对邻近水域潮流泥沙运动的影响，以东冲I为控制断面建立了三都澳海湾平面二维潮流数学模型。采用分布在主要汊道上的7条垂线的同步水文测验资料进行验证，结果表明模型较好地复演了三都澳海湾复杂的水流流态。在此基础上，计算分析了4种围垦工况下的潮流场、主要汉道潮量与分流比的变化，以及围垦所致的湾内泥沙年淤积强度、最终淤积厚度和淤积平衡时间

2、。研究成果为铁基湾围垦工程的规划和设计提供了科学依据。关键词：围垦工程；数学模型；潮流场；泥沙淤积中图分类号：TVl48文献标识码：A文章编号：1006—7973(2013)08—0151—03一三都澳位于福建省东北部，东北侧邻近福宁湾、西南侧、瑚流致但计异与罗源湾紧密相连，是天然避风良港。它被罗源、东冲半岛1．基本方程与数值离散环抱，仅在东南方向有一个狭口——东冲口与东海相通，口平面二维潮流计算的控制方程为：门宽仅3km，是个半封闭海湾。三都澳属强潮海区，潮差大，¨’+cUD+cV。=。潮流急，平均潮差为5．35mI1】。海区地形复杂，岛屿星罗棋布，水域多呈水道形式，潮流呈

3、往复流，流向与水道走向基本一致。由于口门较窄，且长达9kin，外海波浪难以进入湾+u+v：Ⅳ一s妻++ay2一’内，引起海区泥沙运动的主要动力是潮流。泥沙主要来源于交溪和霍童溪的入海泥沙，以悬移质运动为主。湾内各小湾++：一一軎++a：v一‘。’顶及浅水航道两侧常有浅滩和干出滩发育，其中在西南侧宁式中：分别为潮流速度在瓜Y方向上的分量；德水道与宝塔水道附近的滩地正是铁基湾围垦工程的规划堤为潮位；O=h+S'39总水深(五为静水深)；／=-2／2sin~；鳓地线(图1)位置。球自转角速度；劝海域的平均地理纬度；A为水平扩散系为了研究铁基湾围垦工程实施后对三都澳水域各汉道潮数；g

4、是重力加速度；／／为曼宁系数。流动力和引起邻近航道淤积的影响，以东冲口为控制断面建由于潮流运动属摩阻流动，一般实行冷启动，即给定零立了三都澳海湾平面二维潮流数学模型。采用三都岛和下自流速和常水位。边界条件包括闭边界和开边界条件，其中闭石的实测资料作潮位验证，以分布在主要汉道上的7条垂线边界满足流体不可入条件，开边界给出潮位的时空变化值。的同步水文测验资料作流向(流速)验证。在此基础上，计数学模型计算范围为东冲口以内的整个三都澳湾内水算分析了4种围垦工况下的潮流场、主要汉道潮量与分流比域，北边到赛歧潮位站。计算区域东西向近55km、南北向的变化，以及围垦后湾内泥沙年淤积强度分布

5、情况，预报了近50kin(图2)。模型计算域北边开边界采用赛歧站2003最终淤积厚度和淤积平衡时间。年潮汐报表潮位【2】，南边开边界采用水文测验东冲站观测潮位值_3】。验证和工程计算的时间均始于2003年8月5日10时，至8月13日11时止，历时8d多，其间包含了水文测验的大、中、小潮。模型计算时的基面采用理论深度基准面。潮流场计算的时间步长为36s，水平扩散系数取为50m]／2／s，曼宁糙率系数经反复调试取为0．012。在计算全域布置250mx250m的网格，变量采用交错网格技术布置。将方程离散为差分方程时，对时间的全导数项采用欧拉一拉格朗日格式，而潮位的梯度变化项采用中心

6、差分图1三都澳围垦区位及形势图格式。离散后的差分方程应用改进型的ADI[】法进行计算。收稿日期：2013—04—27作者简介：钱进(1980一)，男，江苏宜兴人，江苏省交通规划设计院股份有限公司工程师，主要从事港口航道及近海工程设计工作。高龙刚(1982一)，男，山东潍坊人，江苏省交通规划设计院股份有限公司工程师，主要从事港口航道及近海工程设计工作。152中国水运第13卷2．验证计算3．计算结果与分析潮位和流速验证点位置见图2。图3为三都岛的潮位验计算方案有4种，围垦面积分别为4．2万亩、5．5万亩、证结果，可以看出潮位的计算值和实测值无论量值上还是相6．1万亩和9．7万亩。

7、位上都吻合较好。图4为A点流速流向验证曲线，验证结果(1)对流场的影响表明计算与实测流速过程线的形态符合、量值相当，涨落潮通过围垦前后流场的对比，可以看出围垦后沿宁德水道流向基本一致。文献给出了下自石临时潮位站的潮位验证和宝塔水道上溯的涨潮流受阻，流速减小，流向转向北，与情况以及B~G点流速(流向)的验证情况，分析了计算水域三都岛西侧水道北上的潮流汇合，使三都岛西偏北侧的流速流场流态与三都澳天然滩潮平面格局的比较情况。结果表明，加大；落潮时宁德水道和宝塔水道汇入三都澳航道的落潮流模型较好地反映了三都澳的