人工岛对河口行洪与冲淤影响的数值模拟研究

摘要

随着社会经济的快速发展,陆地的土地资源日渐枯竭,而地球上海洋面积约占地表面的71％,由此可见从海洋中开辟可用的陆地资源可以极大缓解陆地资源日渐枯竭所带来的压力。在海洋中开拓人类生存空间,开发具备多种功能的人工岛成为很多土地资源相对匮乏的地区和国家利用海洋资源的重要手段之一。然而人工岛的建设必然会对工程区河口或海湾附近的行洪与冲淤特性有一定影响。因此,运用数值模拟的方法量化研究一定洪水条件下,工程区河口的行洪与冲淤特性对建设人工岛的响应具有重要意义。
　　本文以汤河河口拟建人工岛为研究背景,利用平面二维数学模型模拟汤河河口水域在嵌入人工岛前、后的水动力及泥沙冲淤变化情况,进而总结人工岛对汤河河口行洪与冲淤的影响规律。具有主要研究成果如下:
　　(1)建立了水动力及水动力-泥沙耦合数学模型,并利用人工岛附近的汤河河口区域里具有代表性的点和测站的实测资料对数学模型进行验证,验证结果吻合较好,说明所建立的数学模型的计算结果可以在一定程度上模拟和预测汤河河口水动力特性、泥沙输移及河口冲淤的变化趋势和规律,为进一步研究提供了计算工具。
　　(2)利用所建立的水动力模型,模拟了在50年一遇设计洪水和50年一遇潮位叠加的情况下,汤河河口嵌入人工岛前后的水动力过程。通过对比分析建设人工岛前后的河道、河口及工程区附近的水位、流速及流向,来研究河道、河口及人工岛周边的壅水范围和壅水高度等变化情况,进而总结人工岛对汤河行洪的影响规律,并进一步分析了建岛前的清淤工程和灯塔对河口行洪的影响。
　　(3)利用所建立的水动力-泥沙耦合数学模型,模拟了在50年一遇设计洪水条件下,汤河河口嵌入人工岛前后的次洪泥沙冲淤过程。通过分析对比修建人工岛前后的河道和工程区附近的冲淤量的变化情况,来研究河道、河口及人工岛周边的冲刷和淤积的情况,进而总结人工岛对汤河河口冲淤的影响规律,并进一步分析了人工岛东侧的灯塔对人工岛周边冲淤变化的影响。

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第一章 绪 论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究进展

1.3研究内容和技术路线

第二章 河口人工岛工程概况

2.1人工岛概况

2.2河道基本概况

2.3社会经济概况

2.4本章小结

第三章 水动力-泥沙耦合数学模型的建立及验证

3.1水动力模型的建立及验证

3.2水动力-泥沙耦合数学模型的建立及验证

3.3本章小结

第四章 水文分析计算

4.1设计洪水计算

4.2设计潮位

4.3泥沙参数

4.4本章小结

第五章 人工岛对河口行洪的影响分析

5.1洪水水位及壅水分析

5.2流态分析

5.3清淤工程的影响分析

5.4灯塔的影响分析

5.5本章小结

第六章 人工岛对河口次洪冲淤的影响分析

6.1次洪冲淤分析

6.2灯塔影响分析

6.3本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结 论

7.2 展 望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢