南、北长山岛海域沉积动力特征研究

摘要

长岛县位于黄、渤海交汇处的渤海海峡，北衔辽东，南临蓬莱，是渤海之咽喉。长岛县主要由南长山岛、北长山岛、大黑山岛、小黑山岛和庙岛等众多岛屿组成。1960年以来，南、北长山岛由连岛坝连接，西侧水文动力条件发生了较大变化，趋于淤积，水质质量下降，生态环境恶化。为改善岛上交通状况，整治和恢复海洋生态环境，促进海岛经济发展，2002年，山东省委、省政府确定了建设南北长山大桥的战略决策，使得连岛坝的拆除成为可能。 本文根据多年水深地形、水文气象、底质等实测和历史资料，运用ECOMSED和SWAN模型模拟了南、北长山岛海域的潮流场、波浪场和海底地形冲淤变化，结果表明： 南、北长山岛海域潮波为前进波，高、低潮时刻流速最大，涨、落潮时刻发生转流。低潮时潮流整体由西向东从渤海流出，表层平均流速介于30cm/s-40cm/s之间。受大黑山岛阻挡潮流分为南北两支，北支经长山水道绕过北长山岛后向东南流动；南支经登州水道绕过南长山岛后向东流动，并与北支交汇。高潮时潮流整体由东向西进入渤海，表层平均流速介于20cm/s～40cm/s之间。受南、北长山岛阻拦分为南北两个分支，北支绕过北长山岛北端后向西流动，南支绕过南长山岛后向南～西南方向流动。南、北长山岛东、西两侧50年一遇重现期的H13％波高分别为4.0m～6.5m和1.0m～3.0m。整个区域以侵蚀为主，侵蚀较强烈的区域主要位于大黑山岛南北两侧、小黑山岛北侧及北长山岛东侧，侵蚀速率最大为4.5cm/a；淤积区主要位于北长山岛、南长山岛及庙岛之间海域，淤积速率介于0.5cm/a～1.4cm/a之间。最大淤积区位于连岛坝的西侧，淤积速率为1.4cm/a。 连岛坝拆除对潮流、波浪和地形地貌与冲淤的影响主要位于连岛坝两侧附近海域。原坝址处流速变化最大值为45cm/s，连岛坝东侧约2.0km流速变化小于1cm/s，西侧约4.7km流速变化小于1cm/s。与北向风相比，东向风作用下波高变化最大，连岛坝拆除前后50年一遇重现期的H13％波高变化大于0.1m的区域约5.94km2，主要位于连岛坝西侧。北长山岛、南长山岛及庙岛之间海域由淤积变为侵蚀，最大侵蚀速率达8.1cm/a，侵蚀速率会逐年减小，最终达到冲淤平衡状态。

目录

文摘

英文文摘

声明

0前言

0.1研究背景及目的

0.2泥沙动力研究进展

0.3数值模拟技术研究进展

0.3.1数值模拟技术发展概况

0.3.2潮流、泥沙模型的发展现状

0.3.3泥沙动力数值模拟发展展望

0.4本文的主要工作

1 研究区概况

1.1地理位置

1.2地质地貌

1.3水文条件

1.4气象资料

2 研究资料

2.1水质、底质资料

2.2水深地形资料

2.3海流资料

3 水文动力数值模拟

3.1 模型介绍

3.1.1 ECOMSED模型

3.1.2 SWAN模型

3.2潮流场数值模拟

3.2.1计算域和网格设置

3.2.2中海域潮流数值模型及验证

3.2.3潮流计算结果及分析

3.3波浪场数值模拟

3.3.1波浪资料分析

3.3.2计算域设置与模型验证

3.3.3波浪计算结果及分析

3.4本章小结

4 地形地貌与冲淤数值模拟

4.1沉积物再悬浮和沉积计算公式选取

4.2输入参数确定

4.3 长岛海域冲淤变化模拟

4.3.1长岛海域现状冲淤模拟分析

4.3.2连岛坝拆除后的冲淤数值模拟

4.4本章小结

5 结论

5.1结论

5.2存在的问题

参考文献

致谢