台风作用下自由沉物周边海底冲刷过程的模拟研究

摘要

在台风等极端天气状况下,强烈的波致底流速和潮流的共同作用使海底沉积泥沙冲刷严重。采用数值试验的方法,探讨了台风作用下受海底自由沉物的影响造成的沉积泥沙被加速冲刷的过程。数值计算工具采用了SWAN海浪模式和DRAMBUIE冲刷模式。结果显示:波致底流速随水深的增加而减小,但在高风速作用下,最大底流速并不发生在水深最小处;在相同水深条件下,背景风速作用下波致底流速与台风作用下的底流速之间存在数量级的差别。自由沉物周围的冲刷坑在无回填发生时,其深度随时间持续增加,增加的幅度与底流速的变化幅度一致;冲刷坑最终深度与底流速具有正相关关系。底质粒径对冲刷坑最终深度有显著影响;粗、细颗粒底质会随底流速增加而出现易冲刷性改变的现象,以某流速为界,小于该值细颗粒底质易被冲刷,大于该值则粗颗粒易被冲刷。