威海港乳山港区规划方案波浪潮流泥沙数值模拟研究-论文.pdf

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1、第35卷第1期水道港口V0l-35No．12014年2月JournalofWaterwayandHarborFeb．2014威海港乳山港区规划方案波浪潮流泥沙数值模拟研究刘涛，侯志强(交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室，天津300456)摘要：文章研究了乳山港区规划方案有关的潮流泥沙问题。首先分析了工程海域的自然条件，然后采用波浪潮流泥沙数学模型对乳山港区规划方案实施后的流场、航道淤积进行了模拟研究。研究结果表明，从周围水动力及泥沙环境考虑，该港区规划方案总体是可行的，但需注意拦门沙段航道淤积问题。关键词

2、：波浪；潮流；泥沙；数值模拟；乳山中图分类号：TV142；0242．1文献标识码：A文章编号：1005—8443(2014)01—0043—06乳山港区位于山东省威海市乳山湾内，该湾湾口朝南，湾内有东、西两汊，东汊两岸发育有较宽潮滩，由于泥沙来源不多，水道内淤积较轻；西汊与乳山河相连，滩宽水浅。湾口段有潮汐汊道型深槽，两岸丘陵临海，岸滩狭窄。乳山口外发育有拦门浅滩，水浅滩宽。乳山湾有较好的建港条件，利用河道深槽乘潮可靠泊3000t级散杂船，但乳山口拦门沙处水深很小，开挖航道后淤积是港口建设的关键。本文根据乳山湾海域的最新水一瞩、

3、下地形和最新的水文泥沙测量资料，通过二维波浪潮流泥沙数学模型，分析计算乳山港区规划方案对周围海区的影响和航道泥沙淤积，研究乳山港区水域泥沙冲淤规律。＼、／／1水动力泥沙特征34o000360000380ooo4000001．1潮汐图1工程位置及模型边界示意图乳山海区属正规半日潮海域]，平均潮差2．44m，最Fig．1Sketchofprojectlocationandopenboundary大潮差4．31m。该海域潮差不大，潮流动力相对较弱。1．2潮流本海区为潮流类型属规则半日潮流性质[]，潮流运动主要呈往复流运动。乳山口内东汊

4、水道基本呈NE～sw向往复流；乳山口处潮流基本呈S-N向往复流；乳山口外浅滩处潮流基本呈NNE—SSW向往复流；小青岛东、西两侧基本呈NWSE向往复流。1．3波浪本海区常浪向为ssw[，出现频率为10．5％，次常浪向为SSE，出现频率8．9％；强浪向为SSE，次强浪向为SE向。本区以风浪为主，纯风浪在1a中占71．5％。该海域波浪在年内分布上具有明显的季节性变化，1—5月和10—12月出现的大浪均由偏北向大风形成，最大波浪介于2．4—3．8m。6～9月出现的大浪由偏南向大风形成，9月份出现的日m。最大波浪达4．6m(SSE向)，

5、8月份m。最大波浪均为3．9m(SE向)。收稿日期：2013—03—29：修回日期：2013—05—21作者简介：刘涛(1981一)，男，山东省寿光人，助理研究员，主要从事海岸河口水动力及泥沙研究。Biography：LIUTao(1981一)，male，assistantprofessor．水道港口第35卷第1期1．4表层沉积物本海区泥沙中值粒径介于0．0036-0．3656mm[1,3]，粘土含量除乳山口内东乳山东侧和南侧深槽粘土含量小于20％外，其余区域均在20％～50％。乳山海域有外粗里细的特点，主要以粉砂等细颗粒物质分

6、布为主，砂质等粗颗粒沉积物主要集中在乳山口处及小青岛附近浅滩，属粉砂质海岸。这种分布规律表明乳山河等河流来沙对乳山湾深槽的影响有限，小青岛北侧浅滩上底质与其两侧颗粒差异较大，显示外湾泥沙搬运趋势不明显，外湾泥沙对乳山湾深槽的影响也有限。1．5海区含沙量(1)本海区悬沙浓度平面分布整体上呈近岸高l1引，远岸低的分布趋势；乳山口内东西两汊水体含沙量最大，其次为乳山口及乳山口外拦门沙处，小青岛西侧及南侧含沙量相对最小。(2)-~L山湾海域含沙量的变化随潮型大、小变化，大潮平均含沙量约是小潮平均含沙量2倍。实测大潮平均含沙量在0．11k

7、g／m左右，小潮平均含沙量在0．06kg／m。左右。(3)乳山湾海域水体的含沙量与季节变化有较明显变化、夏季含沙量大，冬季含沙量小，海域水体含沙量冬季约比夏季大30％左右。(4)-~L山湾海域各垂线含沙量呈现水面表层含沙量小，底层大的分布规律，其表、底层含沙量分别为垂线平均含沙量的40％68％和150％～270％。1．6悬沙粒径本区悬沙粒径较小l1引，冬季大潮0．0040-0．0054mm，小潮0．0035-0．0040mm；夏季大潮0．0078～0．0094mm；小潮0．0078-0．0117mm。悬沙物质成份主要为粘土质粉砂

8、。2波浪数学模型为给后续潮流泥沙数学模型提供波浪动力条件，同时为了解工程海域的波浪情况和本海区泥沙运动特点，对工程海域波浪场进行了模拟研究。2．1依据资料乳山海域附近有2个测波站——乳山KI海洋站和千里岩站。其中乳山El海洋站距本工程区约14km，基本可代表本工