基于ECOMSED模式的兴化湾三维潮流泥沙数值模拟研究-论文.pdf

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1、第42卷第4期中国海洋大学学报42(4)：001～0O6PERIODICALOFOCEANUNIVERSITYOFCHINAApr．，20122012年4月基于ECOMSED模式的兴化湾三维潮流泥沙数值模拟研究韩树宗，贾宁(中国海洋大学海洋环境学院，山东青岛266100)摘要：通过三维ECOMSED模式，对兴化湾内的泥沙变化规律进行了分析论证。模拟结果与实测值的对比分析表明，模拟结果较好，可以较准确地描述兴化湾的潮流泥沙特征。分析发现，兴化湾大部分海域的含沙量很低，兴化湾内普遍呈现冲淤稳定的状态，海区的冲淤变化量维持在1个较小的水平，淤

2、积主要集中在近岸浅滩区域，近岸年淤积变化量普遍呈增大趋势。关键词：兴化湾；泥沙；ECOMSED中图法分类号：X144文献标志码：A文章编号：1672—5174(2012)04—001—06兴化湾位于福建省中部沿海的莆田市和福清市境Mellor，CasulliandCheng发展起来的1个较为成熟的内，地理范围为119。0628．26E～119。3056．82E，浅海三维水动力学模式，包含了6个模块：水动力模25。15149．56N～25。3601．03”N。北有福清湾，南邻湄块、黏性和非黏性泥沙输运模块、沉积物示踪模块、可洲湾，是福建省

3、最大的海湾。海湾东西长28km，南北溶性粒子输运模块、热通量模块、风浪模块。该模式采宽23km，总面积约622km，其深入内陆，岬湾相问，用了基于静力学假设和Boussinesq近似下的海洋封闭岛礁棋布。海湾略呈长方形，主槽由西北朝向东南湾方程组，在水平方向上采用曲线正交网格，即Arakawa口，经兴化水道和南日水道与台湾海峡相通。C网格。在垂直方向上采用a坐标，从而在模拟海底对于兴化湾的研究主要集中于国内学者。李孟国地形的准确性上较正交坐标系更好。同时该模式在垂等

4、l1]基于不规则三角形网格有限差分法的二维潮流直方向上嵌套了2．5阶湍

5、流闭合模型，可以提供垂向数学模型，模拟了兴化湾潮流场；使用潮流数学模型、粘滞系数和扩散系数。模式的计算通过内外模的分波浪数学模型等多种手段对兴化湾的水文泥沙特征进离，提高了计算速度，在计算时其水平项和时间变化上行了分析研究。柯文荣等l_3]调查研究了兴化湾的潮采用显式差分。垂直项采用隐式差分。本次模拟即是汐、泥沙、水下地形特征，通过不规则三角形网格的二集合了水动力模块和沉积物输运模块来模拟兴化湾的维潮流数学模型模拟了兴化湾的潮流情况，并着重分泥沙输运。析了鸡蛋岛和野马屿附近的挑流现象。高劲松、周良ECOMSED计算泥沙输运的模块与水动力

6、模块同明[6]通过三维ECOMSED模式，采用更为精细的网格时运行。模型中包含的沉积物动力学过程包括沉积物对兴化湾的潮流特征进行模拟。的再悬浮、黏性和非黏性沉积物的输运和沉积。其所对于兴化湾的泥沙数值模拟研究应用较多的是平指的黏性沉积物是指粒径小于75m的细沙和颗粒物面二维模型。实际上泥沙运动是1种复杂的三维运残渣，而非黏性沉积物则指粒径在75~500p．m的较粗动，泥沙的启动、推移和悬浮、沉降与潮流等水动力因颗粒。粒径大于500／zm的粗砂和砂砾一般表现为推素密切相关。兴化湾潮差大，潮流动力强，泥沙来源主移质输运，这在模型中并没有考虑

7、。由于形成黏性沉要为局部浅滩泥沙的再搬运，泥沙在波浪作用下难于积物底的沉积物有随时间固结的现象，因而模型中还启动运移，且南日群岛对外海的波浪有一定的阻挡作加入了1个垂向分层的底质模型来体现固结效应。公用¨2]，波浪作用不显著。本文采用三维ECOMSED水式l～6是本文要用到的控制方程。动力模型，以经过验证的水动力场作为背景场，联合泥沉积物性质为k(k一1，2)的沉积物输运三维对流沙模块，模拟兴化湾海域的泥沙分布特征。一扩散方程为：lECOMSED介绍OCkDIOuGDIaDIa(叫一，)。。’——_一ECOMSED全称为Estuarin

8、e，CoastalandOcean(AHD)+(AHD豢)+(警)(1)ModelingSystemwithSediments，是由Blumhberg，收稿日期：2011-04—17；修订日期：201l_05一n作者简介：韩树宗(1970一)，男，博士，副教授。E-marl：hansz@OUC．edu．cn中国海洋大学学报为沉积物性质为k(1表示黏性沉积物，2表示非黏福建省港航管理局勘测中心在研究海域内布设了性沉积物)的悬浮沉积物浓度。6个潮位站连续进行1个月的潮位观测，观测时间从‘边界条件：2009年2月10日～3月9日，潮位站分别布

9、设在江阴岛壁头、牛头尾、莲峰、石城作业区、石城和南日岛。同KH一0(r／)(2)时，在2009年2月11日11：O0～2月12日14：O0(大，、r1KH=E-D(z-,'-H)潮)和2009年2月15日8