风暴潮作用下横门东出海航道泥沙冲淤研究

摘要

河口海岸地区由于同时受到波浪、海岸波生流、潮流、径流、海流、风暴潮和海啸、风及海平面上升等动力因素的影响，加之同时存在的不规则海岸线、众多岛屿、浅滩、航道和一些人工建筑物，水动力和泥沙输移过程非常复杂。对河口海岸地区水动力和泥沙输移过程的深入了解有利于工程设计以及沿海防洪减灾。而风暴潮被认为是影响河口海岸地区泥沙运动及塑造海底地形的重要动力因素，因此合理模拟风暴潮期间航道泥沙冲淤变化具有重要意义。
　　结合珠江口地区有关风暴潮作用下航道回淤数值模拟的分析研究还较少的现实情况，利用曲线网格，建立三重嵌套Delft3D-FLOW水动力模块、Delft3D-WAVE波浪模块、Delft3D-SED泥沙输移模块和Delft3D-MOR动态地貌模块的耦合模型，以横门东出海航道为例，深入研究风暴潮作用下航道泥沙冲淤问题。天文潮、台风场、波高、风暴潮、水文泥沙和航道回淤的验证结果表明该耦合模型可以很好地模拟研究区域的台风场、波浪、风暴潮、潮流运动、悬沙分布以及回淤分布。
　　采用建立的耦合模型，通过三个实际的风暴潮过程，对风暴潮作用下横门东出海航道的泥沙冲淤进行了分析，并进一步讨论不同风暴潮作用下航道回淤的区别。计算结果表明风暴潮对航道回淤有显著影响，且风暴潮作用下航道回淤呈现先快速淤积，后冲刷，再回淤直至平衡的过程。风暴潮作用下航道回淤强度不仅与台风作用时间、降雨、上游来水来沙及所处高低潮等有关，还与台风路径和强度有关。以本文所选台风为例当其他因素均相当时，航道回淤大小与台风路径和强度有关，台风路径越接近航道、强度越大，所引起航道回淤也越严重。模型计算结果可为横门东出海深水航道整治方案优化、决策提供科学依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 河口海岸泥沙数值模拟

1．2．2 风暴潮数值模拟

1．2．3 风暴潮作用下的泥沙运动

1．3 论文研究内容及意义

第二章 风暴潮作用下泥沙数值模型简介

2．1 模型组成

2．2 台风场模型

2．3 风暴潮与天文潮耦合模型

2．4 波浪模型

2．4．1 控制方程

2．4．2 风能输入

2．4．3 能量耗散

2．5 泥沙输移模型

2．6 动力地貌模型

2．7 耦合模型

2．7．1 潮流和风暴潮对耦合模型的影响

2．7．2 波浪对耦合模型的影响

2．7．3 泥沙对耦合模型的影响

2．7．4 耦合模型机制

2．8 本章小结

第三章 模型建立及验证

3．1 研究区域简介

3．1．1 潮汐与潮流

3．1．2 来水来沙

3．1．3 泥沙特征

3．1．4 风况及波浪

3．1．5 风暴潮

3．2 嵌套模型范围及主要参数选取

3．2．1 模型范围及网格设置

3．2．2 模型主要参数选取

3．3 模型验证及分析

3．3．1 外海天文潮验证

3．3．2 台风场模型验证

3．3．3 波高验证

3．3．4 风暴潮验证

3．3．5 水文泥沙验证

3．3．6 回淤验证

3．4 本章小结

第四章 风暴潮作用下横门东出海航道泥沙冲淤分析

4．1 台风选取

4．1．1 0814号台风“黑格比”

4．1．2 0812号台风“鹦鹉”

4．1．3 0313号台风“杜鹃”

4．2 风暴潮对航道回淤的影响分析

4．3 不同风暴潮作用下航道回淤对比分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

作者简介