舟山螺头水道冬季潮流悬沙特性及其数值模拟

摘要

泥沙运动是河口海岸地区一种重要的自然现象，了解和掌握泥沙的特性和运动规律，对于河口海岸地区的合理开发利用、海洋环境的保护等都具有十分重要的意义。
　　本文根据舟山螺头水道2005年冬季的实测水文泥沙及沉积物粒径资料，通过潮汐潮流调和分析、悬沙及沉积物粒径分析、含沙量变幅统计以及单宽输沙量计算等方法初步分析了螺头水道的水动力及泥沙特性;并通过建立包括长江口、杭州湾在内的平面二维潮流数学模型以及悬沙数学模型，在模型验证良好的基础上，进一步探讨了舟山螺头水道及其附近海域的水动力特征、悬沙分布特性及其输运规律。
　　螺头水道北侧潮流分汇流口密布，潮流不对称，南侧多为岬角凹湾岸线，近岸处涨落潮时易形成回流和漩涡，根据悬沙及底质的分析结果初步推断螺头水道内净输沙方向主要为落潮流方向，但在北侧分汇流口及南侧近岸处受涨落潮流分配不平衡的影响会出现向杭州湾方向的涨潮流净输沙;
　　螺头水道内的潮流基本呈往复流形态，受地形影响，涨落潮流在螺头水道近岸处的主流流路各异，涨潮流在水道东段主流靠北岸，在西段则靠近南岸，落潮流相反，因此，易在近岸水域形成涨潮优势流或落潮优势流;杭州湾内的余流方向基本指向东和东南的舟山海域以及外海，而在螺头水道内由于涨落潮主流流路存在差异的原因，余流也出现两股相反的方向，靠近水道东段北岸及西段的南岸，余流方向为涨潮流方向，靠近水道东段南岸及西段的北岸，余流方向则为落潮流方向;
　　螺头水道内含沙量由西至东逐渐减小，水道内存在两个相反方向的净输沙趋势，东西口门处的断面净输沙量计算结果显示螺头水道内的净输沙方向为落潮流方向，其量值大潮大于小潮，含沙量与潮位相关性较好，螺头水道内以平流输沙作用为主，沉降及再悬浮作用小，是长江口及杭州湾向外海输沙的主要通道而非主要沉积区域。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 实测资料分析

1．2．2 物理模型

1．2．3 数学模型

1．2．4 区域研究现状

1．3 存在的问题

1．4 本文主要工作及创新点

1．4．1 主要工作

1．4．2 创新点

2 区域概况及实测资料分析

2．1 区域概况

2．1．1 长江口概况

2．1．2 杭州湾概况

2．1．2 舟山群岛及螺头水道概况

2．2 实测数据

3 螺头水道水文泥沙特性分析

3．1 水动力特征

3．1．1 潮汐特征

3．1．2 潮流特征

3．2 泥沙和沉积特征

3．2．1 螺头水道悬沙特征

3．2．2 沉积特征

3．2．3 悬沙输运特性讨论

3．3 本章小结

4 水动力数学模型

4．1 数学模型的建立

4．1．1 计算区域与网格

4．1．2 控制方程

4．1．3 方程离散

4．1．4 定解条件

4．2 模型验证

4．2．1 潮汐验证

4．2．2 潮流验证

4．3 流场模拟结果及分析

4．3．1 潮流场模拟结果

4．3．2 余流模拟结果

4．4 本章小结

5 悬沙输运数学模型

5．1 模型建立

5．1．1 控制方程

5．1．2 离散化处理

5．1．3 定解条件

5．1．4 参数确定

5．2 模型验证

5．3 本章小结

6 悬沙输移特性分析

6．1 含沙量分布特征

6．2 悬沙输运趋势分析

6．2．1 特征点及区域悬沙输运趋势

6．2．2 特征断面悬沙输运趋势

6．3 含沙量与水动力关系

6．4 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

作者简历