河口海岸水动力模拟技术

第 1 期水　利　水　运　工　程　学　报No. 1 2024 年 2 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Feb. 2024 DOI:10.12170/20221205002丁磊，陈黎明，王逸飞，等. 感潮河段城市湿地水动力模拟及改善方案研究[J]. 水利水运工程学报，2024（1）：35-45. （DING Lei, CHEN Liming, WANG Yifei, et al. Study on hydrodynamic simulation and improvement scheme of urban wetlands in tidal reaches[J]. Hydro-Science and Engineering, 2024（1）: 35-45. （in Chinese））感潮河段城市湿地水动力模拟及改善方案研究丁磊1，陈黎明2，王逸飞1，缴健1(1. 南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室, 江苏南京 210029； 2. 南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室, 江苏南京 210029)摘要: 湿地具有固碳释氧、涵养水源等作用，改善水体交换能力是湿地研究热点之一，但关于潮汐变动水位条件下湿地水体调控措施的探究相对较少。

以长江南京段绿水湾湿地为例，建立平面二维水动力模型，开展感潮河段城市湿地水动力模拟及改善方案研究。

计算不同水文条件及闸泵调度方案下湿地流场，分析潮位变动对绿水湾湿地水动力的影响，分析不同闸泵调度措施对水体流动性的改善效果。

研究表明，闸泵联合调度可使枯季大部分区域水动力明显增强，但仍存在主槽外坑塘等局部滞水区，需通过湿地植被重构的方式提高水体自净能力。

对易暴发藻类的4—5月，闸泵联合调度可较好改善绿水湾内上游区域的水动力条件，对于改善效果并不明显的下游区域建议增设补水点，降低水体富营养化风险。

本研究可为绿水湾湿地的设计、建设与管理提供科学依据。

三维水生态动力学模型的设计作者：邓跃吴焱何梦男来源：《价值工程》2018年第08期摘要：湖泊的生态系统的恢复是一个长久的过程，而治理湖泊富营养化的根本办法就是对污染源的控制和生态的修复。

在此基础上建立三维水生态动力学模型，以太湖为对象，将耦合湖泊生态模型SALMO和水动力模型SELFE，最终对主要的营养盐和产生“水华”的主要蓝藻，绿藻，硅藻这三种藻类进行模拟，准确而又能及时的获取整个湖泊的蓝藻的时空分布和繁殖变化。

从而为水华爆发的范围和强度进行预测，在水华管理上发挥作用。

Abstract： The restoration of ecosystem in lakes is a long process， and the fundamental solution to the eutrophication of lakes is to control the pollution source and restore the ecosystem. On this basis， a three-dimensional hydro-ecological dynamic model was established. Taking Taihu Lake as an object， the coupling lake ecological model SALMO and hydrodynamic model SELFE were established. Finally， the main nutrients and the main cyanobacteria， green algae， diatoms，which produce "algal boom"， are simulated， and the temporal and spatial distribution and reproduction changes of cyanobacteria in the whole lake can be obtained accurately and in time. Therefore， the scope and intensity of algal boom outbreak are predicted and play an important role in management of algal boom.关键词：富营养化；水华；生态模型；动力学模型Key words： eutrophication；algal boom；ecological model；dynamic model中图分类号：X524 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）08-0200-02水是人类社会最重要的基础性资源，然而当今社会水资源短缺、水环境污染、水生态受损情况日益严重，水安全的话题已经是目前全世界面临的一大难题[1]。

被推荐为河流、湖泊、河口和海岸水流的二维仿真模拟工具。

1.3 水动力模块原理1.3.1 控制方程 模型是基于三向不可压缩和Reynolds 值均布的Navier-Stokes 方程，并服从于Boussinesq 假定和静水压力的假定。

二维非恒定浅水方程组为：hS yv h x u h t h =¶¶+¶¶+¶¶ （1-1） ()()202000012a xy sx bx xx xx xy s p hu hu huv h f vh gh t x y x xs s gh x xy hT hT hu S x yh r t t r r r r r ¶¶¶¶¶++=---¶¶¶¶¶¶æö¶¶+--++ç÷¶¶¶èø¶¶++¶¶ （1-2） （1-3）式中：t 为时间；, x y 为笛卡尔坐标系坐标；h 为水位；d 为静止水深；h d h =+为总水深；, u v 分别为, x y 方向上的速度分量；f 是哥氏力系数，2sin f w j =，w 为地球自转角速度，j 为当地纬度；g 为重力加速度；r 为水的密度；xx s 、xy s 、yy s 分别为辐射应力分量；S 为源项；(,)s s u v 为源项水流流速。

字母上带横杠的是平均值。

例如，u 、v 为沿水深平均的流速，由以下公式定义：d d hu u z h -=ò，d d hv v z h-=ò （1-4） ()()S hv hT y hT x y s x s y gh yp h y gh h u f y v h x uv h t v h s yy xy yy yx by sy a +¶¶+¶¶+÷÷øöççè涶+¶¶--+¶¶-¶¶-¶¶--=¶¶+¶¶+¶¶000020212r r t r t r r r h 雷诺纳维耶斯托克斯方程质的各向同性的线性半空问表面上作用一集中力Ｐ，在线性变　形体内任何点Ｍ的应力分布的弹性理论公式ij T 为水平粘滞应力项，包括粘性力、紊流应力和水平对流，这些量是根据沿水深平均的速度梯度用涡流粘性方程得出的：2xx u T A x ¶=¶，()xy u v T A y x ¶¶=+¶¶，2yy v T A y¶=¶ （1-5） 1.3.2 数值解法（1）空间离散 计算区域的空间离散是用有限体积法（Finite V olume Method ），将该连续统一体细分为不重叠的单元，单元可以是任意形状的多边形，但在这里只考虑三角形和四边形单元。

海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程
海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程是指检测并以计算机方式模拟海岸、河口及相关水
域的潮流泥沙运动规律，为研究及阐明潮流-泥沙模型的运动规律、工程设计及调查评价
提供技术支持，使工程设计及竣工后复核与现场监测情况精确符合，从而改善水污染防治、水质保护和湿地修复的效果。

下面是海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程的内容：
1、提出相关研究目的，确定工程实施的区域、范围及具体解决问题的条件；
2、结合前期资料、实测数据及初步调查信息，估算相关参数，使模拟初始条件与实
际情况接近；
3、确定泥沙参数，搭建水力及泥沙数学模型，计算水深及流速及泥沙粒径分布情况；
4、根据实际情况设置工程量化指标，以实现工程的功能要求，评估模拟效果；
5、综合考虑计算结果与工程功能要求，确定河口涂及海岸防护技术方案；
6、广泛调查水域历史资料、气候及影响潮流泥沙运动的其他因素，形成潮流泥沙模
拟的知识库，及时反映区域的变化；
7、定期以模拟技术检测实际情况，对比模拟结果，进行系统评价，不断改进技术及
配置合理技术参数；
8、定期重新构建水力及泥沙数学模型，以保证模拟结果精确性；
9、编写记录技术规程、数据记录及报告，保持实施过程的质量控制；
10、定期维护及更新计算模型，以保证技术数据准确性。

以上就是海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程的内容，以供大家参考。

此技术规程的主
要目的就是检测并以计算机方式模拟海岸、河口及相关水域的潮流泥沙运动规律，为研究
及阐明潮流-泥沙模型的运动规律、工程设计及调查评价提供技术支持，使工程设计及竣
工后复核与现场监测情况精确符合，从而改善水污染防治、水质保护和湿地修复的效果。

河口海岸泥沙数学模型研究河口海岸是地球上一种独特而重要的地理环境，具有复杂的动力和物质输运过程。

其中，泥沙输运是河口海岸过程的重要部分，它影响着河口海岸的形态、地貌和生态系统的功能。

为了更好地理解和预测河口海岸的行为，我们构建并研究了一个新型的泥沙数学模型。

我们的模型基于以下假设：河口海岸的泥沙输运主要受到水文条件、地形和海洋环境的影响。

我们用一系列偏微分方程来表达这个系统，包括水流速度、泥沙浓度、地形变化等。

我们还考虑了泥沙的沉积和侵蚀，以及与周围环境的相互作用。

我们选取了一个具体的河口海岸作为案例，将我们的模型应用于此，以检验其有效性和准确性。

通过与实地观测数据进行比较，我们的模型在预测泥沙输运、沉积和侵蚀方面表现出良好的性能。

这表明我们的模型可以有效地应用于实际问题的解决。

我们的模型具有几个主要的优点。

它考虑了多种影响因素，如水流、泥沙浓度、地形等。

我们的模型具有良好的灵活性，可以适用于不同的河口海岸环境。

然而，我们的模型还有一些局限性，例如在处理一些极端环境条件时，可能需要更复杂的物理机制和更精确的参数设定。

我们的河口海岸泥沙数学模型提供了一种有效的工具，可以帮助我们理解和预测河口海岸的行为。

尽管还有改进的空间，但这个模型已经展示出其在研究和应用中的重要价值。

希望我们的工作能为未来河口海岸研究提供有价值的参考和启示。

我们将继续研究和改进我们的数学模型，以更好地理解和预测河口海岸的行为。

我们将以下几个方面：一是提高模型的精度和适应性，以应对更复杂的环境条件和需求；二是将模型与其他相关模型进行集成，形成更完整的河口海岸系统模型；三是加强模型的验证和测试，以确保其准确性和可靠性。

我们也将利用先进的计算技术和算法，提高模型的计算效率和性能。

这将使我们能够更有效地解决实际问题，并为河口海岸的研究和管理提供更强大的支持。

河口海岸泥沙数学模型研究是一项富有挑战性和实用性的工作。

通过建立和应用数学模型，我们可以更好地理解和预测河口海岸的行为，为相关研究和应用提供有力的支持。

滨州港深水航道水动力数值模拟研究左军;刘涛;赵张益【摘要】利用数值模拟方法对滨州港拟建5万t级航道工程常态水动力情况进行研究,深入分析工程实施后最大流速、最大横流等,以掌握工程实施对周围海域的影响,也为其它相关研究提供支持.研究结果表明:方案的实施未改变大范围海域潮流运动规律,变化发生在工程附近海域;航道掩护段以内最大流速约1.13 m/s,掩护段以外最大流速约0.68 m/s;内航道段由于受两侧导堤约束,水体基本沿航道顺流,横流较弱,均在0.30 m/s以下,外航道最大横流0.46 m/s.%The numerical simulation method is used to study common hydrodynamic situation of the proposed channel accommodating 50,000 DWT vessels in Binzhou Port, analyze deeply the maximum cross current and flow velocity after the completion of the project, grasp the construction influence on the surrounding sea area and support other related researches. The analysis results show that the project will not change the motion rule of tidal current within a wider sea area except for that near the project site. The maximum flow velocity is about 1.13m/s and 0.68m/s respectively inside and outside the shielded channel. Being limited by the dyke at both sides, the water current goes down basically along the inner channel with weaker cross current of less than 0.30m/s in comparison with max. 0.46m/s cross flow outside the channel.【期刊名称】《港工技术》【年(卷),期】2017(054)006【总页数】5页(P15-19)【关键词】滨州港;航道;数值模拟;水动力;港口;潮流【作者】左军;刘涛;赵张益【作者单位】滨州港务集团有限公司,山东 251907;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;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【正文语种】中文【中图分类】TV131.2引言滨州港的开发建设均依据 2012年山东省人民政府批复的《滨州港总体规划》[1]进行，目前已建成3万t级航道及各17 km的东、西防波堤，形成了“双堤环抱”的格局；拟建5万t级航道在现有航道基础上延伸、浚深至-12 m（以当地理论最低潮面为基准面，下同）等深线，拓宽至200 m。

海岸河口水动力数值模拟研究及对泥沙运动研究的应用一、本文概述随着全球气候变化和人类活动的不断加剧，海岸河口地区的水动力环境和泥沙运动特性发生了显著变化，这对海岸河口地区的生态、环境和经济发展产生了深远影响。

因此，对海岸河口的水动力数值模拟及泥沙运动研究具有重要的理论和实践意义。

本文旨在探讨海岸河口地区的水动力数值模拟方法，并分析其在泥沙运动研究中的应用。

本文将对海岸河口的水动力数值模拟进行概述，介绍数值模拟的基本原理、常用模型和方法，以及模型建立和验证的一般流程。

本文将重点分析水动力数值模拟在泥沙运动研究中的应用，包括泥沙输移、沉积和再悬浮等方面的模拟和研究。

本文将通过具体案例，探讨水动力数值模拟在海岸河口地区泥沙运动研究中的实际效果和应用前景。

通过本文的研究，旨在为海岸河口地区的水动力数值模拟和泥沙运动研究提供理论支持和实践指导，为海岸河口地区的可持续发展和生态环境保护提供科学依据。

二、海岸河口水动力数值模拟基础海岸河口水动力数值模拟是对海岸河口地区水流运动进行量化分析和预测的重要手段。

它基于流体力学的基本原理，结合数值计算方法，对水流、潮汐、波浪等动力因素进行模拟，揭示这些动力因素在海岸河口地区的运动规律。

在进行海岸河口水动力数值模拟时，需要首先建立数学模型。

这些模型通常包括控制方程、边界条件、初始条件等。

控制方程一般基于Navier-Stokes方程，描述水流运动的基本规律。

边界条件和初始条件则根据具体的研究区域和实际问题进行设定，如河口的开敞程度、潮汐的影响、风的作用等。

数值求解方法是数值模拟的核心。

常用的数值求解方法包括有限差分法、有限元法、谱方法等。

这些方法各有优缺点，需要根据具体的问题和模型选择合适的方法。

例如，对于复杂的海岸河口地形，有限元法可能更适合；而对于大尺度的海洋流场模拟，谱方法可能更有优势。

在进行数值模拟时，还需要考虑模型的验证和校准。

这通常通过与实际观测数据进行对比来实现。

mike21基本介绍MIKE 21是一个专业的软件包，用于模拟、湖泊、、海湾、海岸及的、波浪、泥沙及。

MIKE 21为工程、海岸及提供了完备、有效的设计环境。

高级图形用户界面与高效的计算引擎的结合使得MIKE21在世界范围内成为了一个专业河口海岸工程人员不可缺少的工具。

ECO LAB环境模块的加入使得MIKE 21还是一个有效的环境模拟及评价工具。

全球众多的工程技术人员及科学工作者都依赖于MIKE21作为他们的关键模拟工具。

MIKE 21使用了最先进的计算机软件和硬件，适用于WINDOWS系统（98、NT、2000和XP），为用户提供了：·友好的用户界面·强大GIS数据接口和GIS数据处理工具·免费的数据处理工具，如AutoCAD转换到MIKE 21等·开放灵活的环境评价平台– ECOLab·结果分析和图形演示的支持工具MIKE 21经过了超过25年连续的开发和改进，结合了世界上千用户的使用经验。

DHI一直使用MIKE 21进行科研工作，同时为模型的开发和应用提供了宝贵的桥梁。

MIKE 21模型的子模块主要有以下4个领域：·海岸学和海洋学·环境水文学·泥沙传输过程·波浪MIKE 21网格介绍MIKE21系统包括了以下几个模拟引擎:单一网格这是一种传统的矩形模型，是将区域划分成同一大小的矩形网格，网格的大小（分辩率）由模拟区域大小及具体应用决定，网格越小计算精度越高，但耗时越长。

嵌套网格这也是一种矩形模型，只是在同一模型中可以有多种网格大小。

在大网格模型中可以嵌套小网格模型。

曲线网格网格呈四边形或近似矩形，主要适用于蜿蜒河段的计算和河床演变分析有限元网格这是一种三角形网格，采用有限元解法。

该网格能够很好地模拟弯道或水上结构物周围区域的流场。

MIKE 21主要特点无障性--- 具有完备GUI功能的高级模拟软件工具，易于使用；高效性--- 快速可靠的模拟引擎，确保高产出——一个真正广为应用的工具；便捷性--- 有支持软件用于数据处理、分析和表现；广泛性--- 包括了近乎满足各种河口海岸模拟需求的模块；兼容性--- 用于在第三方程序中（如Matlab）处理模拟数据的GIS集成和工具；灵活性--- 多种计算网格、模块及许可选择确保用户根据自身需求来选择模型；公认性--- 有长达25年的记录及在全球的广泛应用所证明的技术。

海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程废除-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分主要介绍本文的主题和背景，对海岸与河口潮流泥沙模拟技术进行简要概述。

海岸与河口潮流泥沙模拟技术是指通过计算机模型和数值方法，对海岸和河口地区的潮流泥沙运动进行模拟和预测的技术方法。

海岸和河口地区是重要的自然资源和生态环境过渡带，也是人类活动和经济发展的重要区域。

然而，海岸和河口的潮流泥沙运动对于海洋生态系统、水质和陆地利用等方面具有重要影响。

因此，准确模拟和预测海岸和河口潮流泥沙运动对于科学研究和海洋工程建设具有重要意义。

本文将重点介绍海岸与河口潮流泥沙模拟技术的方法和应用。

首先，将介绍海岸潮流泥沙模拟技术的背景和相关研究现状。

随后，将详细介绍海岸潮流泥沙模拟技术的要点和关键技术，包括数值模型建立、参数设定和模拟结果验证等方面。

接着，文章将着重介绍河口潮流泥沙模拟技术的背景和相关研究进展。

然后，将详细探讨河口潮流泥沙模拟技术的要点和关键技术，包括边界条件的处理、模拟方法的选择和模型验证等内容。

通过本文的研究，有望为海岸和河口潮流泥沙运动的模拟与预测提供理论和技术支持，为海洋工程的规划和设计提供科学依据。

同时，本文也为相关研究者和工程实践者提供了参考和借鉴，推动海岸与河口潮流泥沙模拟技术的发展与进步。

总之，海岸与河口潮流泥沙模拟技术在海洋工程领域具有重要应用价值，本文将系统介绍相关技术的背景、方法和应用，旨在促进其在海岸和河口工程中的进一步应用和发展。

文章结构部分的内容可以包括以下几个方面：1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分主要概述了海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程的背景和目的。

其中，概述部分介绍了海岸与河口潮流泥沙模拟技术的重要性和应用领域，以及该技术规程需要解决的问题。

文章结构部分介绍了整篇文章的具体结构，以方便读者对文章内容有一个整体的了解。

正文部分分为海岸潮流泥沙模拟技术和河口潮流泥沙模拟技术两个部分。