温州浅滩围涂促淤工程泥沙数值模拟研究
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15卷2期2006年4月自 然 灾 害 学 报J OURNAL OF NATURAL D I SASTERS Vo.l 15,No .2Apr .,2006收稿日期:2005-10-20; 修订日期:2006-02-20基金项目:浙江省建设厅项目(20031109);浙江省教育厅项目(20030538)作者简介:潘林有(1963-),男,浙江乐清人,教授,博士研究生,主要从事软粘土性能与地质灾害研究.文章编号:1004 4574(2006)02 0127 05温州劈山围海造地对环境及岩土工程的影响潘林有(温州大学建筑与土木工程学院,浙江温州325027)摘要:随着人口的快速增长与经济的迅猛发展,温州的土地资源已显匮乏。
劈山围海造地是解决这个问题的有效办法,但劈山围海造地也带来了环境问题和岩土工程问题。
对可能产生的这些问题进行了细致的分析研究,认为有些问题很严重,甚至是不可逆的、灾难性的,必须认真对待;并针对温州的实际情况提出了相应的对策,如对拟围垦工程及劈山造地工程必须进行合理科学的规划,以可持续发展为宗旨,进行详细的多方位的科学试验和科学论证。
关键词:劈山围海造地;分析;对策;环境;岩土工程;可持续发展中图分类号:X 45 文献标识码:AI mpact of recl a mati on by bl asti ng mountai ns on environ m entand geotechnical engi neering i nW enzhouP AN Lin you(A rch itect u re and C i vil Engi n eeri ng C ollege ,W enzhou U n i versit y ,W enz hou 325027,Ch i n a)Abst ract :As i n creasi n g popu lation and rapid econo m ic developm en,t the land resource i n W enzhou is extre m ely defi c ient .Recla i m i n g land fr o m the sea through b lasti n g m ountains is an effective so l u tion,but the so l u ti o n do har m to the env ironm ent and geotechn ica l eng i n eeri n g .This paper carries out careful ana l y sis of the proble m s probably happened ,and so m e of wh ich m ay be ver y seri o us ,even irreversi b le ,cala m itous .These prob l e m s m ust be treated seri o usly .This paper puts for w ard so m e correspond i n g counter m easures .,.i e .the project o f recla i m i n g land fro m sea should be reasonab l y p lanned w ith considerati o n o f susta i n able deve l o pm ent as the o ri g i n al purpose ,detailed scientific test and appra isal should be carr i e d ou.tK ey w ords :recla m ation by b lasti n g m oun tains ;analysi s ;counter m easure ;env ironm en;t geotechn ica l eng i n eeri n g ;sustainab le deve l o pm ent随着人口快速增长与经济速猛发展,我国东部沿海地区,土地资源紧缺及耕地资源量锐减问题日益凸现。
瓯江口滞流点运动规律数值模拟周志敏;徐群;雷蕾【摘要】利用MIKE21软件建立瓯江口二维水流数学模型,研究不同径、潮流条件下滞流点位置的移动规律,并结合历史资料,分析了滞流点迁移对河口拦门沙的动力影响.研究表明:径、潮流水动力的改变,会改变滞流点的位置,其移动规律与口门拦门沙浅滩演变有密切关系.径流量较小时,滞流点上溯,在南北口内均形成滞流点活跃的动力平衡带,口外拦门沙冲刷;当径流量增大时,南北口滞流点下移引起拦门沙淤积,但向口外延伸的程度将受到分流比和河床地形的影响.【期刊名称】《水利水运工程学报》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】6页(P116-121)【关键词】瓯江口;数值模拟;滞流点;动力平衡带;拦门沙【作者】周志敏;徐群;雷蕾【作者单位】南京水利科学研究院,江苏南京210029;温州市水利局,浙江温州325000;南京水利科学研究院,江苏南京210029;温州市水利局,浙江温州325000【正文语种】中文【中图分类】TV148滞流点概念的提出最早可追溯至美国学者西蒙斯(H. B. Simmons)提出的水流优势程度(Predominance of flow)理论[1]:在感潮河口沿河道设若干测点,分别求出各个测点全潮流速过程线涨、落潮流速曲线与时间轴包围的面积,即涨、落潮单宽流量过程线包络面积Af和Ae。
计算参数φ=Ae/(Af+Ae)×100%,若φ>50%,则下泄流占优势;若φ<50%,则上溯流占优势;φ=50%时,表明涨落潮流程相等,这个位置即滞流点位置。
近年来随着对河口水沙输移机理研究的深入,认为潮汐河口径、潮平衡区域受咸潮影响产生密度流,即表层向海,底层向陆的环流结构,底部水流从净的上溯流转变为净的下泄流的地点即为滞流点[2]。
1955年D.W.普理查德以盐度扩散方程为基础,把河口盐淡水混合类型概括为4种典型情况[3]:A型为高度分层型,或称盐水楔型,如珠江磨刀门河口;B型为部分混合型,如长江口;C型为垂直均匀强混合型,如钱塘江河口;D型为全断面均匀混合型,自然界中并不多见,仅在数值模拟中有所应用。
温州浅滩一期软基处理工程方案分析【摘要】温州浅滩一期位于瓯江口外,灵昆岛和霓屿岛之间,是由滩涂围垦而成的。
它的软基处理工程主要是在“温州浅滩一期围涂涂面整理工程”的基础上进行地基处理以获得建设用地。
为了更好更快地形成建设用地,须采用必要的地基处理方案来提高地基强度。
为此,对软基处理方案进行比选和分析,提出了经济性好、速度快、可靠性高的方案,并介绍了如何实施。
为类似围垦工程软基处理提供决策依据。
【关键词】温州浅滩;软基处理;方案1 平面布置本工程位于瓯江口外,灵昆岛和霓屿岛之间。
本工程东、南、北侧依托“温州瓯江口新区一期围涂工程”东、南围堤为边界,西侧以已有经七路堤为边界,北侧以新建H1#隔堤为边界。
工程区域基本呈长方形布置,南北向约4.5km,东西向约3.0km,总面积1474.40万m2(约合22119亩),共工程分为五个区块,分区情况详见下图:2 地基处理标准2.1 一般地块(1)处理后地坪标高:不低于+2.6m;(2)表层0~1.5m范围内地基承载力50kPa。
(3)软基处理范围:全部吹填土。
2.2 道路区(1)表层0~1m深度范围内地基承载力特征值fak≥80kPa;1m以下加固范围内地基承载力特征值fak≥60kPa;(2)30年内地基工后沉降要求:≤30cm3 软基处理工程3.1 吹填区地基处理方案3.1.1 常用地基处理方法比选及推荐针对本工程的特点,处理高扰动的吹填淤泥及下卧软土层,可以采用的地基处理方法主要有排水固结法、碎石(砂)桩置换法、水泥土搅拌法等。
碎石(砂)桩置换法和水泥土搅拌法工程造价都比较昂贵,不适合大面积采用,较适合本工程特点的处理方法是排水固结法。
根据不同的加载排水形式,排水固结主要有堆载预压法、真空预压法、真空井点降水法、真空电渗降水结合低能量强夯法和低位真空预压法。
(1)堆载预压法堆载预压法可以采用堆填土石、吹填砂、充水袋等压载方式。
由于本工程缺乏土石,砂料,采用土石料或砂料经济性较差,且堆载预压法施工工期较长,所以对于本工程,其适用性较差。
堤防决口下游泥沙冲刷的三维数值模拟分析罗娜;刘成林;陈宇豪【摘要】Scour of dike dam-break flow would directly affect the overall safety of the structure. Based on Flow-3D software,a three numerical sediment scour model was established and verified with a physical model test exam-ple. Verification results showed that the sediment calculated values of numerical simulation were in good agreement with the experimental values. Then scour process of different types ofdike,including rectangular type,U type,T type and V type,were simulated by the sediment scour model. Results showed that the greatest scour was near the dike breach,scour depth increased gradually along with the direction of river flow,sediment scour area and packed sedi-ment of downstream in rectangular type dike was maximum. However V type dike downstream was minimum. Devel-opment of U type and V type dike downstream scour hole were more symmetrical and similar,thus they could be mutual reference analyze.%堤防决口水流冲刷将直接影响建筑物的整体安全,基于Flow-3D软件建立了泥沙冲刷的三维数学模型并采用物理模型试验算例进行验证,验证结果表明数值模拟泥沙计算值和试验实测值拟合较好.随后采用所建模型模拟计算了不同型式(矩型、U型、T型、V型)堤防决口的冲刷过程并对计算结果进行比较分析,结果表明堤防决口出口堤脚处水流冲刷泥沙的程度最大,冲坑深度随着河道水流方向逐渐增大,矩型决口下游泥沙冲刷的的范围面最广,冲坑两侧泥沙堆积高度最大;V型决口下游泥沙冲刷的范围最小,泥沙堆积范围最小;U型和T型决口下游冲坑发展较为对称且规律相似,可相互参考分析.【期刊名称】《南昌大学学报(工科版)》【年(卷),期】2016(038)004【总页数】7页(P360-365,402)【关键词】堤防;Flow-3D;决口型式;泥沙冲刷;堆积【作者】罗娜;刘成林;陈宇豪【作者单位】南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031;南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031;南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031【正文语种】中文【中图分类】TV871.3堤防溃决以后,溃口处的溃决水流流速较大,对堤防下游造成冲刷将直接影响到决口的封堵和堤防的整体安全,如果处理不当会则造成重大的人员伤亡和经济财产的损失,因此研究堤防溃口下游泥沙冲刷意义重大。
河道疏浚回淤过程数值模拟
方春明;黄永健
【期刊名称】《泥沙研究》
【年(卷),期】1999()6
【摘要】以平面二维水流泥沙数学模型为基础,对河道挖槽疏浚回淤过程的一般
规律进行了模拟。
模型考虑了河道的横向展宽,先模拟出一条概化的稳定平衡河槽,再模拟开挖后的回淤过程,因而挖槽回淤模拟排除了挖槽外的其它因素影响。
对于本文中的概化河道,得出了开挖后的回淤量与淤积分布规律。
挖槽河段在很长一段时间内保持比原平衡河道较窄深的断面形态。
【总页数】4页(P56-59)
【关键词】挖槽疏浚;回淤;平衡河槽;数值模拟
【作者】方春明;黄永健
【作者单位】中国水利水电科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TV851
【相关文献】
1.疏浚工程对回淤影响的数值模拟研究 [J], 卢素兰;蒋星科
2.疏浚弃土对天津港回淤及环境影响的数值模拟(CW系统的应用) [J], 曹祖德;王
桂芬
3.东碇倾倒区疏浚泥悬沙输移和海床冲淤数值模拟 [J], 张世民;陈德文;邓兆青
4.数值模拟河道疏浚后的泥沙再平衡过程研究 [J], 王蒙;贺苗;杨慧;李栋梁
5.数值模拟河道疏浚后的泥沙再平衡过程研究 [J], 王蒙;贺苗;杨慧;李栋梁
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第16卷 第11期 中 国 水 运 Vol.16 No.11 2016年 11月 China Water Transport November 2016收稿日期:2016-07-23作者简介:蔡佳佳(1985-),女,河海大学文天学院,研究方向为港口、海岸及近海工程。
瓯飞一期围垦工程建设对龙湾二期围涂工程影响研究蔡佳佳(河海大学 文天学院,安徽 马鞍山 243000)摘 要:在不考虑外围瓯飞一期围垦工程建设的条件下,龙湾二期海堤一阶段度汛断面能达到10年一遇结构强度设计标准,20年一遇超标准工况不发生严重破坏和溃堤情况的要求。
为研究瓯飞一期围垦工程建设过程中,堤顶高程不断增加对龙湾二期围涂工程的影响,本文采用数值模拟方法开展研究。
关键词:龙湾二期;瓯飞一期;数值模拟;波浪中图分类号:TV853 文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2016)11-0202-04一、工程概况温州龙湾二期围涂工程(以下简称“龙湾二期”)位于浙东南的瓯江口南侧的东海岸,地理位置为北纬27°45′40″~27°56′30″,东经120°47′20″~120°54′10″。
东临大海,南至瑞安市交界线,西接丁山一期围垦、天城围垦、永兴围垦、海滨围垦,北与温州浅滩工程隔江相望。
主要由主堤、北堤、南堤以及围区施工道路组成,东侧为瓯飞一期围垦工程(以下简称“瓯飞一期”)所掩护,瓯飞一期海堤的堤轴线与龙湾二期堤轴线基本平行。
工程位置详见图1。
外围瓯飞一期围垦工程(以下简称“瓯飞一期”)平面布置可见图2,包括北堤、东堤和南堤,布置1#、2#、3#和4#总共4个龙口。
随着瓯飞一期围垦工程的建设,在龙湾二期外围形成了一条浅坝,并且随着工程的推进,堤坝的高程将逐渐增加。
本次通过数值模拟的方法计算瓯飞一期围垦工程浅坝达到不同高程时,研究确定龙湾二期一阶段断面能否达到50年一遇的设计标准。
图1 工程地理位置图2 瓯飞一期工程平面布置图二、设计潮位及风浪要素 1.设计潮位本次设计通过对工程附近的龙湾站、洞头站、瑞安站和上关山潮位资料的综合分析,分段确定潮位设计成果,详见表1。
甬江及口外海域潮流泥沙数值模拟蒯宇;陶建峰;张青;张长宽【摘要】建立了甬江河道及口外海域平面二维潮流泥沙数学模型,对2015年6月半个月的潮流场和悬沙场进行模拟,模拟结果与实测资料吻合良好.计算得到了研究区域洪季的余流场和输沙格局,结果表明:甬江口外余流整体由西北指向东南,河道余流指向下游;除口门局部水域,甬江口外输沙格局基本与余流场一致,悬沙经涨潮流的作用被带入甬江河道,致使河道内近口门处的输沙格局由口门向内;甬江口局部区域输沙格局与余流场存在差异的原因是悬沙输移与潮流运动存在时间上的滞后.%This paper presents a 2D tidal current and suspended sediment model which takes the Yongjiang River and the out sea area as the key research area.The model is adopted to carry out numerical simulation of tidal current and suspended sediment movement of half a month in the concerned area in June 2015.A good agreement is found between the observation data and computed results.Analysis on the computed residual current and sediment transport pattern in the flood season shows that the residual current generally causes transport from northwest to southeast in the out sea area,and seaward transport in the river.The sediment transport pattern is almost in accordance with the residual current pattern except local regions at the estuary.The sediment is transported into the Yongjiang River by the flood current and the net sediment transport direction near the estuary is towards the upstream.The local difference between the residual current and sediment transport patterns at the Yongjiang Estuaryis because of the time lag between the tidal current and suspended sediment movement.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2017(000)007【总页数】10页(P58-67)【关键词】甬江口;余流;悬沙输移;输沙格局【作者】蒯宇;陶建峰;张青;张长宽【作者单位】河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】P748;U658.92甬江位于浙江省东部沿海、杭州湾之南,其岸线曲折、河宽较窄、水深较浅。
建筑技术开发Building Technology Development第46卷第11期 施工技术2019年6月Construction Technology溃坝淹水及泥石流的数值模拟王福良,曹文明(水发规划设计有限公司,济南250014 )[摘 要]以有限差分法求解一含有源项的二维浅水波方程组,模拟中为了减少数值震荡,将数值通量以一阶精度与二阶精 度餉型态相结合,以符合二阶精度混和型态总变量消减(TVD)格式,搭配若干数值通量限制式,并加入干、湿交界面处理, 使其能有效处理在实际复杂地形底床坡度剧忍变化及干湿锋面的演变过程。
[关键词]泥石流;浅水波方程组;总变量消减[中图分类号]TU201.4 ; U 443.22 [文献标志码]A [文章编号]1001-523X (2019) 11-0070-02Numerical Simulation of Dam Breakwater and Debris FlowWang Fu-liang , Cao Wen-ming[Abstract ] A two-dimensional shallow water wave equation system with source terms is solved by finite difference method. In order to reduce numerical oscillation, numerical flux is combined with first-order accuracy and second-order accuracy in order to conform to the second-order accuracy mixing state total variable subtraction (TVD) scheme. Several numerical flux restriction formulas are combined with the dry-wet interface treatment, which can effectively deal with the practical complexity. The sharp change of slope and the evolution of w et and dry front of shaped bed.[Keywords ] low carbon concept ; interior art design ; application1研究目的与方法本研究主要以数值模拟的方法模拟流域中发生泥石流或 淹水时,其流动速度、堆积深度以及影响范围,利用二阶流变 模式配合有限差分法结合总变量消减(TVD)方法,建立二 维数值模式。
温州鳌江近海建设工程环境影响潮汐潮流数值模拟单慧洁;张钊;汪一航;吕和娜;申伟杰【摘要】This paper have collected the measured tides and some tidal currents measured data in different stages of many projects in past threeto five years near the Aojiang River. The harmonic method is used to analyze tide and tidal currents data observed at five stations in the sea adjacent to Aojiang River. The results show that the tide is mainly regular semidiurnal in the sea adjacent to Wenzhou Aojiang. The tidal amplitudesof M2 constituent are between 170 ~193 cm and the lags are between260~280°. According to the comparison of analytical results of harmonic constants of these stations in 2007, 2010, 2011. The maximum change of tidal amplitudes and phase-lags range for the main semidiurnal tides (M2、S2、 N2) , the diurnal tide (K1、 O1) and the shallow water tide (M4、 MS4、M6) are 1.8~4.4 cm and 3°~7°, respectively. After analyzing the tide and tidal current characteristic of Aojiang River, this paper used an unstructured grid and finite-volume coastal ocean model (FVCOM) to test the result of simulation. The simulated results agree well with the measured data. The new shoreline and depth produced by the construction projects are closed in major years, the tide and tidal current field for the new shoreline and depth are constructed. This characterizesthe superimposed influences of construction engineering in Aojiang estuary.%收集了近年来鳌江口附近海域多个工程不同阶段5个潮位站的3-5年潮位实测数据和部分海流实测资料,通过对鳌江口附近海域的不同年份的水位资料进行潮汐调和常数分析,鳌江近海海域主要为半日潮区,其中 M2分潮的振幅在170~193 cm;迟角在260°~280°之间,这些站的2007年、2010年、2011年调和常数分析结果相比,主要的半日分潮 M2、S2、N2,全日分潮 K1、O1及浅水分潮 M4、MS4、及 M6等分潮振幅、迟角的最大变化分别在1.8~4.4 cm 和3°~7°之间。
瓯江口航道淤积特征分析第32卷第2期2011年4月水道港口JournalofWaterwayandHarborV()1.32No.2Apr.2011瓯江口航道淤积特征分析孙决策,麦苗(1.温州市瓯江口开发建设总指挥部,温州I325027;2.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:根据实测水文泥沙和水深图资料,对瓯江口航道的淤积特征进行了分析.研究结果表明:1二程海区潮汐属于正规半日潮类型,为强潮海区;工程海区潮流性质属于不规则半日浅海潮流,潮流运动呈往复流形式;航道水域范围多年来总体上处于0m浅滩水域略有淤积,0m下深槽略有冲刷,总体呈现略有冲淤变化的平衡状态;瓯江航道泥沙淤积主要发生在汛期洪水下泄和台风后,且以骤淤为主,其他时期冲淤变化甚微.关键词:潮流;泥沙;航道;淤积;瓯江口中图分类号:u617.6文献标识码:A文章编号:1005—8443(2011)02—0107—05瓯江是一条山溪河流,其出海口被灵昆岛分为南口和北口(图1).瓯江口外岛屿林立,浅滩密布,滩槽交错,地形复杂.瓯江口外有温州浅滩,j三角沙,中沙3大沙滩,有沙头水道,中水道,黄大岙水道,南水道,重山水道等几条水道,在青山岛和状元岙之间存在一个深水区,在龙湾和七里有温州港龙湾港区和七里港区;中水道——黄大岙水道是目前温州港瓯江口的出海航道,其问存在拦门沙浅滩.瓯江口航道疏浚一期治理T程于2004年9月开工,2006年4月通过验收.工程南4.0km的北导堤和总长16.8km,宽140m,深6.0m的单向航道组成.本文根据历次实测水文泥沙和水深图资料,对瓯江口的水沙特征,冲淤演变,航道的淤积特征进行分析,为航道的进一步整治提供科学依据.图1瓯江口形势图Fig.1SketchoftheOujiangestum7l水动力泥沙特征工程海区位于瓯江口北口,自然条件比较复杂.1.1河道径流据瓯江圩仁站,楠溪江石柱站近50a实测资料统计:瓯江平均年流量为469.1m3/s;多年平均年径流人海148.05亿rn3;瓯江干流圩仁站最大洪峰流量为22800ln3/s,最小流量为10.6m3/s,年际问最大与最小年平收稿日期:2010—08—12;修回日期:2010—09—14作者简介:孙决策(1977一),浙江省永嘉人,男,工程师,硕士,从事水环境与水生态方面的研究及水利工程建设管理.Biography:SUNJuee(1977-),male,engineer.108水道港口第32卷第2期均流量和径流总量变化达3.4倍.就其径流实测资料(1991~2004年)年内变化统计,径流主要发生在3~8月(占全年下泄流量的76.1%).1.2河道输沙据圩仁和石柱站输沙量统计,瓯江为山区性少沙河流,多年平均年悬移质输沙量为205.1万t,年平均含沙量为0.131kg/m,年最大,最小输沙量变化可达l3倍.若考虑推移质,按其悬沙量的10%量级估算,推移质也仅有20~50万t.径流和输沙量年际间和年内都有较大的变化,这必然影响到强潮河口的潮流与泥沙淤积变化.1.3潮汐特征瓯江口为强潮河口,据2005年6月水文全潮测验统计,各潮位站(H+Ho)/HM2=O.24~0.28,均小于0.5,因此潮汐属正规半日潮类型.一昼夜2个潮,潮高不等现象较为明显.瓯江河口平均潮差和最大潮差均以龙湾一黄华站为最大,并分别由河内和海域外侧向龙湾一黄华区段增高.河口外海域各站涨落潮历时基本一致,而往河口内涨潮历时减短,落潮历时逐渐增加.1.4潮流特征据1999~2005年瓯江河口及其附近海域历次水文全潮各站潮流速资料调和分析和计算,该水域潮流属正规浅海半日潮流类型;由于涨落潮流受水域地形限制,基本呈往复流运动.从整个潮流场强弱程度分布而言,瓯江河口龙湾一七里一黄华一中水道一乌仙头西浅滩一黄大岙水道为该海域涨,落潮流较强的区域,其中七里港断面深槽处流速最大,乌仙咀西侧浅滩相对较小,但流速绝对值仍较大.这就是瓯江通海航道水深能够得到维护和保持的主要原因.1.5余流特征根据1999年10月~2005年7月水文全潮测验各站余流分析,瓯江河口及湾内余流的变化错综复杂,其中受到河道径流下泄量,施测时风浪,潮型大小,测站位置等多种因素影响.就该海域各站位余流大小特征值而言,一般表层余流大于底层余流(如1999年,2005年),2002年则表现为底层余流大于表层.就其量值而言,该海域总体余流强度较大,其中河道内一七里一黄华一乌fIlI头的余流较大,而状元岙,北水道等水域相对较小.就其余流方向而言,河道径流下泄量大时,均表现为由西向东,指向海域方向(2005年),而在正常潮型情况下有些部位较为复杂,北水道各站余流指向NE向,其余站位余流指向s向,并向三角沙中部集中.总体上看,主水道龙湾一七里一中水道一黄大岙水域余流指向E向.1.6含沙量根据河口及邻近河口范围各站涨落潮潮段垂线平均含沙量,垂线平均最大含沙量以及测点最大含沙量的平面分布统计分析,含沙量分布有如下特征:(1)同一地点含沙量的值有较大变化,这主要是因为历次观测时水文泥沙自然条件不一致.例如2005年水文全潮河道发生较大径流时,河口附近明显的高含沙量浑水带消失,河口附近的含沙量成倍减少,整个水域的潮段平均含沙量在1.1kg/m以下.各站每年同期实测的大,中潮含沙量基本一致,但小潮含沙量却明显减小,表明潮段平均含沙量与潮汐动力明显相关.2002年水文全潮海域有S向风浪作用时,水域内含沙量大增,同时出现大量浮泥.测验期间瓯江河口及其附近(包括龙湾,七里,黄华,北水道三角沙)范围为该海域含沙量较大的区域,小门岛水域含沙量最小,其潮段平均含沙量在0.3kg/m以下.2005年水文全潮实测含沙量都在1.1kg/m以下,但河口及其附近含沙量大,其外侧海域含沙量逐渐变小直至最小.(2)河口及邻近海域的含沙量呈现涨潮大于落潮的规律.(3)在龙湾,七里,黄华,乌仙咀西浅滩,状元岙等处底层含沙量相对较大,同时其临底层存在高浓度的含沙水体(浮泥).这些含沙量水体和临底层的浮泥将推向中水道和乌仙头西浅滩水域,成为航道骤淤的泥沙来源.近期由于温州浅滩围涂工程北导堤的形成,s风向产生的波浪掀沙受到阻挡,中水道泥沙发生骤淤的程度将大大减小.1.7悬沙粒径根据水文测验各站全潮期悬沙取样分析,全水域(龙湾一湾内水域)1999年悬沙平均粒径d.为0.0055~0.0084mm.各站间悬沙粒度相差不大.2005年悬沙平均粒径d为0.0159mm,较1999年实测粒径值大1倍以上.这主要是由于实测期大潮遇到河道径流洪水,将悬浮和沉积于河口附近大量较细颗粒泥沙冲向海2011年4月孙决策,等瓯江口航道淤积特征分析l09域,在潮流和波浪动力作用下还未来得及发生沉积而致.1.8底质根据1999年10月~2005年7月水文测验各站底质表层取样粒级分析,龙湾,七里,黄华,乌仙头西浅滩,乌仙头,黄大岙,中沙,青菱屿等地除个别靠近边滩与深槽水域站位底质为粘土质粉砂,粉砂质砂外,大部分被砂覆盖,而北水道,小门岛除局部有粘土一砂一粉砂出现外,绝大部分为粘土质粉砂所覆盖.河口及主流水道水域底质粒径相对较粗,且夏季(7月)较秋季(10月)要细,这主要是夏季沉积于床面的泥沙未经风浪掀沙的影响,而秋季EsE—sw向风向的波浪掀沙将沉积于床面的细颗粒泥沙掀起,参与水域悬浮泥沙的运动,显露了原河床质为砂的本质分布.在温州浅滩围涂丁程灵霓大堤筑成后,黄华一乌仙头主水道内波浪掀沙作用减弱,在中水道挖槽范围内,底质中值粒径相对较细,为粉砂质粘土,改变了原来为砂质的特征,这种变化对航道维护非常有利.1.9泥沙来源1.9.1河道输沙瓯江流域多年平均每年经河道向下游输沙205.1万t,在径流,潮流作用下于河口及其两侧沉积堆积,造成了河口拦门沙浅段,北水道与中水道问的j角沙浅滩和灵昆岛东南侧的温州浅滩,且沿着落潮水流两侧和主流末端淤积,说明其泥沙来源于河道输沙.1.9.2海域来沙浙江沿海海域潮流主要由进人浙闽海域的太平洋黑潮暖流(称台湾暖流)和沿岸流2个系统组成,其中台湾暖流每年春初至秋末在南风作用下沿岸线北上,由于其水清,含沙量小,使沿岸区域泥沙随流北上,岸滩冲刷,每年秋末至春初该岸线海域盛行东北,西北风,台湾暖流势力减弱,长江口淡水舌向南偏移形成向南运动的沿岸流,具有水深,含沙量高的特点,作用范围仅限离岸4050海里的狭长水域,沿岸流携带的泥沙于沿程和水域相对平静的海域淤积,造成长江门南侧大部水域冬,春季的泥沙淤积.据浙南(北起玉环岛乐清湾,南至平阳咀)沿岸一10Ill等深线内水深冲淤变化统计,1931~1971年间平均每年淤积3000万111,平均淤积速率为2.2em/a.而该区域瓯汀,飞云江,鳌江3条江平均输沙量仅为350万与其海域有很大差别.因此长江口外泥沙的南下扩散是造成温州海域泥沙淤积的重要原因.河道及浅滩水域广泛分布着粉沙质泥沙,其中小于0.004mm的细颗粒物质含量达60%,这部分泥沙在波浪作用下起动,悬浮,随潮流运动并在动力环境较弱的水域中落淤,形成泥沙的局部再搬运.综上所述,温州湾航道水域的泥沙来源主要为瓯江河流来沙,外海海域来沙及局部水域的泥沙再搬运.2航道区附近滩面冲淤演变分析对1986年,1999年,2002年,2005年历年水深测网进行了比较分析.通海航道岐头以下~乌仙咀西侧2km,东西长6.5km,南北宽3000~7000m的范围里,每隔250rn作一个断面(与测图1:25000精度一致),进行历年冲淤分析,从中可以看到:1986~2005年间,3.7m(平均海面)至理论深度基准面0m问浅滩部分以淤积为主,19a间淤积322.7万111,年均淤积17.0万ill,年平均淤积强度为4cm;0m 下水域以冲刷为主,19a间冲刷208.8万m,年均冲刷11.0万Ill.,平均冲刷强度为1cm/a,总观3.7m以下19a问淤积114万m,年均淤积6.0万m.,水深年平均冲刷强度为0.32(2ffl.综上所述,多年来该航道水域范围总体上理论基面以上浅滩略有淤积,0m下深槽略有冲刷,总体呈现略有冲淤变化的平衡状态.3航道淤积特征3.11984年,2002年航道试挖槽的冲淤变化1984年1012月和2002年4月分别对中水道浅滩段长1800m,3200m的航道进行了疏浚,浚深分别达到5.20nl和5.50t以上,分别平均增深0.65m,0.68Ill,其后分别对挖槽段航道水深进行了多次观测分析,航道水域平均冲淤变化如下:按平均水深变化,其泥沙淤积可以分作3个阶段,第一阶段分别为1984110水道港口第32卷第2期年12月~1985年7月19日和2002年5月31日~7月12日,该时段航道平均水深分别由5.22m,5.60m变至5.24m,5.44133,水深分别增加0.02m,减小0.161TI,平均水深变幅在0.20m以内.第二阶段分别为1984年7月19日~8月2日和2002年7月12日~8月27日,航道平均水深分别减小0.68m和1.10m,为航道泥沙骤淤时段.第三阶段分别为1984年8月2日~12月和2002年8月27日~l1月16日,航道平均水深分别增加0.32m和0.111TI,使航道水深由最不利的情况逐渐冲刷到航道疏浚前的状况.由此可以看出:中水道水域航道在正常情况下有冲淤变化,但对整个航道水深影响不大,基本呈现冲淤平衡或略有淤积的规律.但7~8月问有骤淤现象,其后航道滩面水域将发生一定的冲刷,使之恢复原滩槽水深维持的状况.3.22005年和2006~2007年浅滩航道疏浚后泥沙的淤积情况通海航道浅滩段于2004年10月30日疏浚施工,2005年1月19日施工完成,4月通过航道5.5m阶段的验收,2005年10月~2006年2月进行第二阶段疏浚施工,疏浚至一6.0m.其间进行了航道水深的检测.各段时间测图水深的变化见图2和图3.2005年3月航道平均水深疏浚至6.13m后,近2个月(3月~5月)平均淤厚仅为0.10m,而5-8月期间经历了瓯江洪水(流量最大达5000m3/s)及"海棠","麦莎"等台风过程,航道平均水深分别减少0.33m,0.61m,航道竣工后至8月总淤厚达1.04m;2006年3月航道平均水深疏浚至6.64m,3-6月淤厚0.34m,6-8月淤厚0.84m,总淤厚达1.14rn.2006年航道平均水深虽然比2005年竣工后增加了0.5m,但2a淤积强度基本一致.2006年9月~2007年8月该海域未经历大的洪水下泄和台风过程,航道平均水深相对发生了冲刷变化,平均冲刷0.261TI.图2和图3显示了航道水深等深线不同时间的变化过程.瓯江每年3~5月为春汛时间,7-9月为夏汛时间,而此时正值该海域台风季节,由上航道冲淤变化分析,航道发生淤积变化时间正是瓯江汛期洪水下泄和台风期间;其他时期冲淤变化甚微,因此瓯江出海航道泥沙一一4.5苗一5.0—5.5-6.0-6.5—7.O一7.55+56+06+57+07+58+08+59+09+510+010+5l1+011+512+012+5】3+013+514+014+515+0航道里程(km)网22005年航道沿程平均水深变化Fig.2V ariationofaveragewaterdepthalongchannelin20055+56+06+57+07+58+08+59+09+510+0】0+5l1+011+512+0l2+513+013+514+014+515+0航道里程(km)图32006~2007年航道沿程平均水深变化Fig.3V ariationofaveragewaterdepthalongchannelin2006and20072011年4月孙决策,等瓯江口航道淤积特征分析111淤积的时期为汛期洪水下泄,台风经过时的强淤过程(或称骤淤),1984年,2002年航道试挖槽以及2006年8月~2007年8月的航道冲淤过程正说明了这一点.综上分析,瓯江口航道泥沙淤积以骤淤为主,航道治理工程应以控制骤淤的措施为主.4结论(1)工程海区潮汐属正规半日潮类型,为强潮汐海区.工程海区潮流性质属不规则半日浅海潮流,潮流运动基本呈往复流变化,落潮流速大于涨潮流速.(2)工程海区的泥沙来源主要为瓯江河口悬浮来沙或浅滩沉积泥沙再搬运,组成相对较单一,且颗粒较细,不易沉积.(3)航道水域范围多年来总体上处于浅滩上)略有淤积,0m下深槽略有冲刷,总体呈现略有冲淤变化的平衡状态.(4)瓯江出海生在汛期洪水下泄和台风经过后的骤淤,且以骤淤为主,其他时期冲淤变化甚微.(5)措施应以控制骤淤为主.参考文献航道泥沙淤积主瓯江出海航道的(0m要发治理n1赵良奎.瓯江口航道治理工程对策研究[c],/中国海洋工程学会.第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集?北京:海洋出版社,2005.『2]王顺中,李浩麟.瓯江【__=1拦门沙航道回淤分析EJ].水利水运工程,2006(3):18—24?W ANGSz,LIHL.BacksiltinganalysesofsandbardottedwaterwayinOuj'iangRiverestuary [J]?Hydro—ScienceandEngineering,2006(3):18—24.『3]王顺中,李浩麟.瓯江口航道治理工程模型试验研究[J]冰利水运工程,2006(4):28—33?W ANGSz,L1HL.ModeltestofOujiangRiverestuarychannelregulation[J].Hydro—ScienceandEngineering,2006(4):28—33?『4]郑敬云,李孟国,麦苗,等瓦江口水文泥沙特征分析[J].水道港口,2008,29(1):1-7?ZHENGJY,LIMG,MAIM,eta1.Hydrographicandsedimentanalyses.ftheOujiangestuary[ J].JournalofWaterwayandHarh.,2008.29(1):1—7.E5]郑敬云,李孟国,麦苗,等.温州状元岙化工码头程潮流泥沙数模研究[J]冰道港口,2008,29(4):259—261?ZHENGJY,LIMG,MAIM,eta1.Mathematicalmodelingoftidalcurrentandsedimentonthe chemicaldockproj.ofZhuangvuan,aoHarbor0fWenzhouPort[J].JournalofWaterwayandHarbor,2008,29(4):25 9—261?『6]李孟周,麦苗,李文丹,等.瓯江口航道治理工程二期工程方案数学模型研究[R].天津:交通部天津水运工程科学研究所,2008 SiltationcharacteristicsofnavigationchannelintheOuiiangestuarySUNJue.ce.MAIMiao.(1.GenereadquartersforExploitation&ConstructionofOujiangEstuaryinWenzhou, We,.325027,Chin.;2.znResearchInstituteforWarerTransportEngineering,KeYLaborat.r yofEn雪tneeringSediment,MinistryofTranspon,Tianjin300456,China)Abstract:ACCOrdingtotheobservedhydrologicaldataandthebathymetriccharts,thesiltati oncharacterstcs0fnavigati0nchannelintheOujiangestuarywereanalyzedinthispaper.Theresultsshowthatt idelntheengineeringseaaI℃aisn0rnlalsemidiurnaltidewithaveragetidalrangeover4m,andthetidelSstronginthis area.Tida1currentintheengineeringseaareabelongstoshallowseaabnormalsemidiurnaltid eCtlrrentandassumest0一and—focurrent.Theseabedgenerallyremainsstablewithlittleerosionanddeposition.Thesiltation ofthenavigati0nchannelintheOujiangestuarymainlyoccursduringflooddischargeandtypho on,that1s'thesuddensiltati0n,whilethereislittlesedimentationduringothertimes.Keywords:tidalcurrent;sediment;navigationchanneJ;siltation;theOuJiangestuary。
第6卷 第2期2008年4月南水北调与水利科技South 2to 2North Water Transfers and Water Science &Technology Vol.6No.2Apr.2008数字水利收稿日期:2007211228 修回日期:2007212229基金项目:国家重点基础研究项目(2003CB415200)作者简介:曾慧俊(19842),女,江西九江人,硕士研究生,主要从事河流数值模拟方面的研究。
采砂河道数值模拟研究进展曾慧俊,谈广鸣,吕 平(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉430072)摘要:综合评述了国内外河道采砂影响分析数值模拟方法,包括经验分析法、水流数值模拟、泥沙数值模拟、采砂坑数值模拟等,最后关于河道采砂影响的数值模拟在今后应进一步开展的工作和所要解决的问题作了和评述和预测。
关键词:河道;采砂;数值模拟;研究进展中图分类号:TV149 文献标识码:A 文章编号:167221683(2008)022*******Development of the R esearch on Numerical Model for Sand 2digging W atercoursesZEN G Hui 2jun ,TAN Guang 2ming ,LV Ping(S tate Key L aboratory of W ater Resources and H y dropower Engineering S cience ,W uhan Universit y ,W uhan 430072,China )Abstract :The article gives a comprehensive review of t he numerical model researches on t he impact s of sand 2digging to watercourses at home and abroad ,including empiristic met hod ,flow numerical model ,sediment numerical model and sandpit numerical model.The conclusion of t he paper analyzes and estimates t he furt her step to promote t he numerical model on t he impact s of sand 2digging to watercourses as well as t he problems to be solved in t he future.K ey w ords :watercourse ,sand 2digging ,numerical model ,research development1 研究背景我国河道砂石资源丰富,始于20世纪70年代末到80年代末河道采砂渐成规模,近年来,由于市场需求日趋旺盛,各大江河上开采河砂已成为普通存在的现象,并出现了许多非法无序采砂活动,造成河床沟壑遍地,流水散乱,主流线摆动不定,不仅危害航运交通安全,难以保证船舶通行所需的航道宽度与水深,同时还可能诱发堤防崩岸,影响防洪安全,而且易使河势稳定性受到破坏,河道生态环境污染等。
波浪条件下悬移质泥沙分布特性的数值模拟研究
刘涛;韩迅;邓振辰
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2023()2
【摘要】在近海区域,波浪是引起掀沙的常见动力因素,而泥沙的运动又对海岸工程具有较强的参考价值,所以对波浪条件下悬移质泥沙分布特性开展数值模拟具有重要的现实意义。
引入三维水动力学代码求解Navier-Stokes(NS)方程,采用流体体积法(VOF)捕捉自由水面运动,在悬沙运动模拟中,求解浓度扩散方程,并利用Van Rijn实验分析得出的经验泥沙扩散系数,较好地解决了泥沙扩散系数的难确定性问题,充分考虑非恒定流条件下对流与扩散的混合模式,实现波浪条件下悬移质泥沙分布特性的数值模拟。
【总页数】4页(P50-53)
【作者】刘涛;韩迅;邓振辰
【作者单位】四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室;水电水利规划设计总院
【正文语种】中文
【中图分类】TV148.5
【相关文献】
1.悬移质泥沙采集分离器内流场的3维数值模拟
2.一维悬移质泥沙数值模拟及其应用
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4.基于两相紊流模型的
航道悬移质泥沙运动数值模拟5.考虑植物影响的波浪和波生流迭加条件下水动力特性数值模拟研究
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温州洞头县黄岙二期促淤堤工程施工测量方案【提要】结合某大型水利工程,采用动态GPS进行施工测量,并在此基础上研究船只精确定位以及在海面上进行原位观测以及并行观测。
通过实践证明,在距离陆地较远的海面作业中,GPS系统对施工的帮助及影响。
【关键词】测量方案施工测量变形观测1.工程概况该工程位于温州洞头县大门岛南部黄岙海涂面上,即北纬27°57’33”-27°59’18”,东经121°03’00”-121°05’10”之间,系已围垦开发的黄岙一期工程的外围部分。
围涂南侧临海,与灵霓海堤工程和霓屿岛相望,北侧靠大门岛陆域,东濒东海,西隔温州湾与乐清市相距9.5km。
本标段内容包括下乌仙促淤堤(堤长3187m)和青菱屿促淤堤(堤长702m)。
2.施工部署2.1 施测程序2.2 本工作由项目技术部专业测量人员成立测量小组,根据建设单位给定的坐标点和高程控制点进行工程定位、建立轴线控制网。
按规定程序检查验收,对施测组全体人员进行详细的图纸交底及方案交底,明确分工,所有施测的工作进度及日常安排,由组长根据项目的总体进度计划进行安排。
施工测量的基本要求3.1 施测原则3.1.1 严格执行测量规范;遵守先整体后局部的工作程序,先确定平面控制网,再以控制网为依据,进行各局部轴线的定位放线。
3.1.2 严格审核测量原始数据的准确性,坚持测量放线与计算工作同步校核的工作方法。
3.1.3 定位工作执行自检、互检合格后再报验的工作制度。
3.1.4 测量方法要简捷,仪器使用要熟练,在满足工程需要的前提下,力争做到省工省时省费用。
3.1.5 明确为工程服务,按图施工,质量第一的宗旨。
紧密配合施工,发扬团结协作、实事求是、认真负责的工作作风。
3.2 准备工作3.2.1 全面了解设计意图,认真熟悉与审核图纸。
施测人员通过对总平面图和设计说明的学习,了解工程总体布局,工程特点,周围环境,建筑物的位置,其次了解现场测量坐标与建筑物的关系,控制点的位置及高程等。
泥沙研究年月第期
收稿日期基金项目中国博士后科学基金编号资助作者简介李孟国男天津市人研究员博士主要从事海岸河口水动力与泥沙的数值模拟研究
温州浅滩围涂促淤工程泥沙数值模拟研究李孟国交通部天津水运工程科学研究所天津
摘要建立了波浪潮流泥沙数学模型对瓯江口温州浅滩围涂促淤工程效果进行了数值模拟研究通过多个促淤方案的淤积效果模拟计算推荐了最佳促淤方案推荐的最佳促淤方案与定床浑水淤积物理模型试验推
荐的方案一致关键词促淤泥沙瓯江口温州浅滩数值模拟中图分类号文献标识码文章编号
前言温州浅滩是瓯江口外规模最大发育最完善的拦门沙滩位于灵昆岛与霓屿岛之间图温州浅滩围涂工程就是沿浅滩南北两侧建两条连接灵昆岛和霓屿的海上大堤北堤顺浅滩等深线南堤为灵昆岛小霓屿霓屿堤将浅滩人工围垦变为陆地图目前北堤建设已经接近完成南堤尚未建设
图瓯江口附近地形示意图温州浅滩围涂造陆面积达万亩南北堤建设完成后要使中间围涂区域成为陆地将需要大量的土石方量如果能结合南堤的建设使泥沙尽可能大量地在围涂区域内自然落淤将会节省大量的人力物力和财力因此有必要对泥沙促淤方案形式进行研究更好地借助自然之力完成部分围涂本文拟建立平面二维波浪潮流泥沙数学模型采用数值模拟研究手段对温州浅滩最佳促淤方案形式进行研究在河口海岸地区引起泥沙运动的主要动力因素是潮流和波浪波浪掀沙潮流输沙被公认为是泥沙运动机制目前考虑波浪潮流共同作用的泥沙数学模型被广泛采用在目前的考虑波浪潮流
共同作用的泥沙数学模型中通常的做法是通过波浪辐射应力波流底切应力波流挟沙力来考虑波浪
掀沙潮流输沙因此该类泥沙模型涉及四场的计算即波浪场潮流场悬沙场和底床冲淤场本
文建立了综合考虑多种因素的多向不规则波波浪场数学模型考虑波浪作用的二维潮流场数学模型二维悬沙场数学模型悬沙底沙造成的底床冲淤场数学模型波浪数学模型采用矩形网格潮流悬沙及冲淤数学模型采用三角形网格网格节点处的波浪要素采用插值法从波浪模型的矩形网格得到基于现场资料得出了波流挟沙力公式在充分验证的基础上对瓯江口海区温州浅滩围涂促淤方案进行了数值
模拟研究
数学模型的建立波浪场数学模型基于缓坡方程和线性波动叠加原理导出的多向不规则波联合折绕射基本方程为
式中表征频率间隔及方向间隔内组成波的能量分别为组成波的位相函数梯度波数波向波速及群速采用矩形网格有限差分方法对式进行数值求解关于差分方程及对底摩擦波能损失波浪破碎及岛屿影响的考虑参见文献波浪计算域的西边界至经度线东边界至经度线北边界到乐清湾顶南边界至纬度线东西距离南北距离用正方形网格剖分计算域网格间距网格数个以南麂岛波要素作为模型推算的验证条件考虑波浪作用的潮流场数学模型基本方程连续方程
动量方程其中为直角坐标系坐标分别为方向的流速分量为重力加速度为海水密度分别为方向的水平涡动粘性系数为时间为柯氏参数为相对平面的水面起伏为静水深为辐射应力张量的四个分量分别为波流底摩擦应力在方向的分量当不考虑波浪作用时方程即为二维潮流运动的控制方程数值方法采用基于三角形网格的时间二次插值技术离散方程和即可得到显式差分方程计算域的确定网格剖分开边界条件的确定及验证模型西边界至梅岙东边界至经度线北边界至乐清湾顶南边界至飞云江河口以北计算域图的东西距离为南北距离采用三角形网格剖分计算域图网格节点数
个三角形单元个网格最大步长最小对模型进行了实测的大中小三个潮过程的验证每个潮的潮位验证点有个三个潮的潮流验证点共有个图关于潮流验证情况参见文献模型的开边界采用实测潮位控制梅岙和楠溪江边界分别采用号和号测站的实测潮位资料外海边界分别采用飞云江口洞头岛玉环岛的实测潮位资料进行近似内插并通过不断调试确定计算时间步长为
图潮流泥沙计算域及水文测站位置图计算网格图悬沙场数学模型基本方程
式中为水体含沙浓度分别为方向的泥沙扩散系数为泥沙沉降速度为泥沙沉降几率为水体的挟沙力一般采用经验公式法或半理论方法或现场实测资料确定根据瓯江口现场实测资料得出的瓯江口海区波流挟沙力公式为
式中为系数当不考虑波浪作用时当考虑波浪作用时为波浪水质点在床面的最大轨迹速度数值方法与验证对于式用基于不规则三角形网格的有限差分方法进行显式离散对流项使用迎风格式离散悬沙场计算范围与网格同于潮流数学模型与潮流数学模型采用非耦合求解进行了实测的大中小三个潮过程的含沙量过程过程验证三个潮的含沙量验证点共有个图图和图分别给出了其中个测站大潮和小潮含沙量验证情况
图大潮含沙量验证曲线图小潮含沙量验证曲线底床冲淤场数学模型悬沙造成的底床冲淤场基本方程
式中为海底床面悬沙引起的冲淤厚度为悬沙干容重本海区悬沙中值粒径为?底沙造成的底床冲淤场基本方程
图断面冲淤验证式中为海底床面底沙引起的冲淤厚度为床面底沙干容重和分别为单位时间内单宽底沙输移量沿和方向的分量采用窦国仁公式用基于不规则三角形网格差分方法显式离散式和式同时考虑悬沙和底沙的底床冲淤变化为底床冲淤场计算范围与网格同于潮流数学模型在考虑波浪作用的潮流场数学模型计算完成后进行悬沙对流扩散计算底床冲淤变化计算考虑了洪枯季大中小潮及各向向岸波波浪的组合使用年月和年月两次的地形测图进行底床冲淤验证图给出了龙湾断面和瓯江北口七里断面的验证情况
温州浅滩围涂促淤工程方案研究促淤基本原理促淤的基本原理简单说就是浑水进清水出对一个想实施促淤的海区配合一定的人为工程措施尽量达到下面三个目标从而实现促淤目的使高含沙水体能够进入使挟沙水流流速减缓或使挟沙水流形成环流使水体挟沙力降低泥沙落淤阻止波浪的扰动和掀沙一般情况下天然水深在平均海平面以下的海区促淤效果明显天然水深在平均海平面以上的海区促淤会非常缓慢的促淤区的特点及其促淤方案设计促淤区的特点
图北堤建成后温州浅滩冲淤分布单位本促淤海区为灵昆岛与霓屿岛之间的温州浅滩据分析灵昆岛海思的多年平均海平面在理论基面上
霓屿的多年平均海平面在理论基面上从水深测图上可以看出温州浅滩的上部靠近灵昆岛水深已经在多年平均海平面以上了因此温州浅滩的促淤主要是中下部靠近霓屿岛即温州浅滩促淤效果明显和需要促淤的部分主要是其中下部北堤建成后无南堤情况下泥沙淤积情况北堤建成后在南堤先不建的情况下浅滩淤积基本达到平衡情况下的冲淤分布见图从图可以看出淤积基本成平顺浅滩走向北侧高南侧低东南角淤积最多北半部浅滩淤积角上淤厚大于浅滩西南部由于受到南向及偏南向波浪影响冲刷以上整个围涂区南北堤之间水域平均淤积厚度仅因此进行南堤建设促使浅滩淤积是非常必要的促淤方案的设计如前所述北堤建成后必须进行围涂区的促淤根据促淤原理设计了种形式的促淤方案图对于潜堤方案潜堤堤顶高程有种即吴淞其中吴淞相当于平均海平面对于口袋方案单口袋和三口袋取和二种口门宽度双口袋取和三种口门宽度
各种促淤方案的促淤效果计算及其优劣比较对上述的种促淤方案形式的个方案进行了泥沙促淤模拟计算图为历时三年基本达到平衡的冲淤分布表为各方案冲淤厚度统计从计算结果可以看出
潜堤方案堤顶高程吴淞有明显的促淤效果无论是最大淤积厚度平均厚度还是南堤外侧图各种促淤方案形式滩地的冲刷均优于其它方案表各方案促淤厚度统计单位
方案最大淤积厚度最小淤积厚度平均淤积厚度平均淤积厚度物模试验小霓屿霓屿建堤方案南堤潜堤方案堤顶高程吴淞南堤潜堤方案堤顶高程吴淞南堤潜堤方案堤顶高程吴淞单口袋方案小霓屿霓屿留口单口袋方案南堤留口口门宽单口袋方案南堤留口口门宽双口袋方案口门宽双口袋方案口门宽双口袋方案口门宽三口袋方案口门宽三口袋方案口门宽图各方案泥沙冲淤分布单位小霓屿霓屿建堤方案促淤有一定效果但该方案受南向及偏南向波浪影响促淤只局限于小霓屿霓屿堤的堤根附近不利于浅滩大面积促淤对于口袋方案单口袋方案小霓屿霓屿留口促淤效果不理想且在霓屿小霓屿口门最需要促淤的地方发生冲刷所以该方案可不予采用单口袋方案南堤开口双口袋方案和三口袋方案在围涂区内的最大淤积厚度和平均淤积厚度基本相同促淤效果也比较明显都是促淤可行的方案但是单口袋方案南堤开口和双口袋方案均造成了口袋的口门及南堤外侧底床较大面积的冲刷最大冲刷坑深度达以上对海床影响较大相对而言三口袋方案造成的口袋的口门及南堤外侧底床的冲刷范围和强度较小口袋方案的口门宽度对促淤无明显作用考虑最终南堤是需要合成一体的还是采用口门宽度为好综上分析南堤建设的各种促淤方案均有一定的较好的促淤效果相对而言潜堤方案堤顶高程吴淞促淤效果明显为最佳方案三口袋方案次之在南京水利科学研究院物理模型试验中首先使用清水定床试验对图中的各个方案进行了筛选然后对选中的方案进行了定床浑水淤积物理模型试验试验结果见表物理模型得出的最佳促淤方案及其平均淤积厚度与本文的数学模型结论一致
结语本文建立了考虑波浪掀沙潮流输沙的泥沙数学模型通过数值模拟研究手段在充分验证的基础上对温州浅滩围涂促淤工程方案形式进行了数值模拟研究研究结果表明采用南堤促淤工程方案是必要的南堤采用潜堤方案潜堤堤顶高程为吴淞为最佳促淤方案其次为三口袋方案口门宽度本研究结论与定床浑水淤积物理模型试验结论一致
参考文献曹祖德王桂芬波浪掀沙潮流输沙的数值模拟海洋学报辛文杰潮流波浪综合作用下河口二维悬沙数学模型海洋工程马福喜李文新河口水流波浪潮流泥沙河床变形二维数学模型水利学报丁平兴胡克林孔亚珍等长江河口波流共同作用下的全沙数值模拟海洋学报李孟国蒋厚武温州浅滩工程南堤布置方案及促淤工程方案波浪潮流盐度泥沙数值模拟研究交通部天津水运工程科学研究所李孟国刘百桥瓯江口海区波浪数学模型研究水道港口李孟国王正林瓯江口潮流数值模拟长江科学院院报李孟国三角形网格在水动力水环境数学模型中的应用水利水运工程学报窦国仁河道二维全沙数学模型的研究水利水运科学研究徐群李浩麟王俊等温州浅滩围涂工程定床浑水淤积试验研究南京水利科学研究院