河口、海岸泥沙输移数值模拟

摘要

河口、海岸带泥沙输移问题是河口海岸工程研究的重要组成内容。我国河口海岸多为粉沙淤泥覆盖，在风浪掀沙和水流输沙的作用下，有较多泥沙悬浮和输移。泥沙输移问题涉及到港口选址规划布置、航道的疏浚、抛泥区的选择、海岸线侵蚀、区域性填海设计、海洋结构物基础的安全等。而且随着经济的发展，污染物排放处置、滩涂促淤围垦和海洋环境保护等方面的问题日益突出，这些问题都与泥沙输运密切相关。 物理模型试验和数值模拟是研究泥沙问题的两种主要手段。与物理模型试验相比，数学模型不存在比尺效应，投资费用小，计算效率高，可移植性好，非常适合多因素、大范围、多方案的工程规划和研究问题，具有很多优点。 本文在现有河口海岸动力学理论、泥沙运动理论和数值计算方法的基础上，建立了适用于河口、海岸区域的平面二维水流泥沙输移数学模型。模型有三个部分组成，水动力模型，泥沙输运模型和海岸演变模型。水动力模型采用ADI法求解非线性浅水环流方程，泥沙输运模型应用破开算子法求解悬沙扩散方程。海岸演变模型采用破开算子法求解海岸演变方程。 采用珠江口黄茅海海域实测潮流和泥沙资料对模型进行了验证。潮流和含沙量的模拟结果与实测资料吻合良好，表明本文建立的悬沙输移模型能够较好的模拟河口海岸区域的悬沙输移过程和海岸冲淤过程。 最后应用本模型研究了大连大窑湾海域的潮流和泥沙输移情况。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

2河口、海岸平面二维泥沙输移数学模型的建立

3数值求解方法

4模型验证

5模型应用——大连大窑湾泥沙模拟

5.1大窑湾概况介绍

5.2计算条件

5.3计算结果及分析

5.3.1流场和流速

5.3.2含沙量分布

5.3.3海床冲淤量和演变后地形

5.3.4结果分析

结 论

参考文献

附录A程序计算流程图

附录B子程序以及模块功能说明

附录C程序中变量及常量定义

附录D输入文件及输入数据说明

附录E输出文件及输出数据说明

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢