长江口、杭州湾水沙交换特性初步研究

摘要

由于长江口与杭州湾存在密切的水沙交换,本文建立了正交曲线坐标系下长江口、杭州湾二维水沙数学模型,利用数学模型探讨长江口、杭州湾的水沙交换特性,并从机理上对长江口、杭州湾水沙交换进行初步分析.在水流和悬沙数学模型中分别采用DSI方法和Euler-Lagrange模式建立了相应的计算模式,同时在悬沙模型中尝试应用枚举方法确定挟沙能力公式中的模型系数,取得了较好的效果,相比于传统方法该方法使挟沙能力公式的精度和相关系数得到明显的提高,模型计算结果与实测吻合较好.分析了影响长江口、杭州湾水沙交换的各种水动力因素,通过对潮流动能的分析并结合波浪作用,从机理上初步阐述了南汇边滩洪淤枯冲的特性,通过比较Euler余流和Lagrange余流在南汇附近的不同运动特征,应用数学模型进一步认定了南汇附近近岸水域存在一个近南北向的泥沙通道,泥沙出南槽后往南向杭州湾口输移的特征.同时本文根据边滩上水质点运动轨迹,提出了南汇边滩沿岸泥沙运动存在分界的观点,分析南汇边滩与南槽,边滩与杭州湾北岸的关系,对于南汇东滩附近长江口、杭州湾的主要水沙交换通道,杭州湾北岸的涨、落潮输沙带特征也进行了讨论.最后本文将建立的水沙数学模型应用于南汇嘴控制工程及没冒沙生态水库工程,分析了工程实施后对长江口、杭州湾水沙交换的影响,得出实施工程后通过长江口进入杭州湾的泥沙有所减少,杭州湾北岸将发生冲刷等结论.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究现状概述

1.3研究中存在问题

1.4本文研究内容

第二章长江口、杭州湾水沙条件概述

2.1长江口水沙条件

2.1.1长江口水动力基本条件

2.1.2长江口泥沙基本特征

2.2杭州湾水沙条件

2.2.1杭州湾水动力基本条件

2.2.2杭州湾泥沙基本特征

2.3南汇嘴附近水沙条件

2.3.1南汇嘴附近水动力特征

2.3.2南汇嘴附近悬沙分布特征

2.4本章小结

第三章河口及海岸水沙数学模型的建立

3.1正交曲线坐标系下的水沙运动方程

3.1.1水流运动方程

3.1.2悬沙输运方程

3.1.3底床变形方程

3.2方程离散与计算

3.2.1水流模型数值模式

3.2.2悬沙输运方程数值方法

3.3方程定解条件及主要参数的确定

3.3.1边界条件

3.3.2初始条件

3.3.3主要模型参数的确定

3.4本章小结

第四章水沙数学模型在长江口、杭州湾水域的应用

4.1模型范围及网格

4.2计算条件

4.3挟沙力公式

4.3.1误差及相关性分析

4.3.2枚举法的应用

4.3.3长江口挟沙能力公式

4.4模型验证

4.5本章小结

附图

第五章长江口、杭州湾水沙交换特征

5.1长江口、杭州湾水沙交换机理初步分析

5.1.1潮位对水沙交换的影响

5.1.2潮流动能对水沙交换的影响

5.1.3余流对水沙交换的影响

5.1.4边滩波浪作用的分析

5.1.5边滩泥沙运动分析

5.2长江口、杭州湾水沙交换基本特征

5.2.1杭州湾北岸输沙带特征

5.2.2南汇边滩水沙分布主要特征

5.2.3长江口杭州湾输沙通道

5.3本章小结

第六章南汇嘴控制工程及没冒沙生态水库工程与长江口、杭州湾水沙交换

6.1南汇嘴工程概况

6.2工程对水动力场的影响

6.2.1涨、落潮量和分流比

6.2.2流速变化

6.2.3工程后余流场的变化

6.2.4质点运动轨迹

6.2.5工程对杭州湾北岸流场影响

6.3工程对悬沙场的影响

6.3.1悬沙场分布

6.3.2输沙量

6.4工程对长江口、杭州湾水沙交换的影响

6.4.1洪季进出断面的泥沙通量

6.4.2枯季进出断面的泥沙通量

6.5工程后的局部冲淤态势分析

6.6本章小结

第七章结论与展望

7.1本文研究成果

7.2未来展望

参考文献

附录1

附录2

附录3

致谢