杭州湾北岸保滩加固工程附近流场的数值模拟

摘要

Delft-3D-flow模型是一个三维的水动力输运模型,该模型采用曲线正交网格,在垂直方向上采用 σ坐标,水动力模块建立在Navier-Stokes方程的基础上,采用交替方向法(ADI)对该坐标系下的控制方程组进行离散求解.应用沿水深平均的两维水流数学模型来计算,采用大小模型嵌套的技术进行数值模拟.利用分布在杭州湾和长江口10个潮位站2003年水位数据和1982、1997、2003年的潮流观测数据对模型计算结果进行验证.模型计算结果和实测数据吻合较好.通过数值模拟发现:工程实施后,围堤西侧流速变化最为显著,涨急流速减小,最大幅度为24 cm/s,落急流速也减小,最大幅度为9 cm/s.通过上述分析,得到以下几点认识:(1)保滩加固工程后在围堤西侧,涨、落急流速均减小,最大减小幅度分别为25 cm/s和14 cm/s,工程实施后研究区流速递减81%左右;(2)工程实施后涨、落急流向除近岸外,流向变化一般小于5°,基本上不受工程影响,但在高平潮期间,工程实施后在围堤西侧流向变化较大,最大可达100°以上;(3)工程实施后围堤西侧的流速虽然变化较大,但因工程区潮流较弱,工程规模较小,影响将局限在工程区周围200 m范围内,对附近的码头以及外侧的金山深槽不会有明显的影响.通过杭州湾北岸保滩加固工程附近流场的数值模拟结果的验证和分析,探讨了工程建设对附近局部流场的改变及其主要影响范围,为保滩加固工程的可行性研究提供有力的科学依据,也为其它海岸工程的建设提供了参考.