数值模拟人工岬角对海岸演变的控制作用

摘要

近三十年来,中国的海岸侵蚀呈现出地域的广泛性、类型的复杂性和强度的趋严重性等特点.人工岬角作为一种海岸防护的工程措施,相比于其他工法更为灵活、合理、经济和有效,它顺应人与自然和谐的要求,模拟天然岬角功能,使岬间形成稳定的弧形岸线,减缓岬间海岸的侵蚀,起到保护海岸的作用,因此从水动力学角度出发,建立数学模型,数值模拟人工岬角对海岸演变的控制作用,对实际工程应用具有重要的参考价值.该文用ADI算法求解沿水深平均的潮流方程,破开算子法解悬移质不平衡输沙方程及海岸演变方程,建立了二维输沙数学模型,在海岸演变方程中加入了由推移质输沙所引起的海岸变形,并考虑泥沙粒径大小、水体含盐度、含沙量、水温等因素对絮凝沉速的影响,同时考虑了沉速、水深对水体挟沙力的影响.其后该文应用模型,数值模拟了人工岬角的存在对平直海岸地形演变的影响,数值模拟了当岬向为120°和145°情况下,人工岬角对岬间海岸的控制影响作用,并模拟了当来沙量不同情况下,对海岸演变的影响.数值计算结果表明,人工岬角的存在对岬间海岸的稳定具有积极的意义,与前人所作物理模型试验得到的结论相吻合;在人工岬角底端处,容易产生泥沙的淤积;岬角延伸方向由120°变化为135°后,人工岬角底端的淤积厚度变小,岬间等深线偏向海岸一侧的曲率变大,但并不明显;来沙量的增加,使得人工岬角底端部的淤积量较明显增大,但岬内等深线变化依然较小;人工岬角的前端对其附近水域的水深影响较大,等深线的走向基本与人工岬角前端的形状走势一致.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1论文背景及研究意义

1.2国内外研究现状综述

1.3本文主要研究内容

2悬沙数学模型的构造

2.1直角坐标下各控制方程的选取及其参数的确定方法

2.1.1水流运动方程组

2.1.2考虑紊动影响的不平衡悬沙扩散方程

2.1.3海岸演变方程

2.2控制方程的差分格式及其求解

2.2.1ADI法应用于二维潮流方程组

2.2.2不平衡悬沙扩散方程的离散及求解

2.2.3海岸演变方程的离散及求解

3人工岬角控制作用的数值计算

3.1方案1的设计及计算结果

3.1.1方案设计

3.1.2模型计算中几个问题的处理

3.1.3计算结果

3.2方案2的设计及计算结果

4结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

附录A程序流程图

附录B子函数功能注释

附录C程序中所定义变量的注释

附录D读入及输出数据注释

附录E程序与MIKE21接口说明

攻读硕士期间发表的论文

致谢

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