大型海岸工程对水流和泥沙运动的影响研究
海岸工程影响下潮间带泥沙冲淤变化计算

海岸工程影响下潮间带泥沙冲淤变化计算吴桢;姚炎明【摘要】海岸工程实施后,将会改变区域地形,并对该区域的水动力及泥沙冲淤产生影响.针对潮间带特点,将淹没水深和淹没流速代入半经验半理论公式中,预测强潮浅水海区泥沙冲淤变化.在平面二维潮流模型的基础上,应用修正后的半经验半理论公式,计算分析漩门湾围垦工程对潮间带泥沙冲淤变化影响.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2011(000)007【总页数】5页(P6-10)【关键词】潮间带;泥沙冲淤;淤积厚度;淹没水深【作者】吴桢;姚炎明【作者单位】浙江大学港口、海岸及近海工程研究所,浙江,杭州,310058;浙江大学港口、海岸及近海工程研究所,浙江,杭州,310058【正文语种】中文【中图分类】P753浙江省海湾以强潮海湾居多,海岸工程大都建在潮间带浅滩上,强潮海区具有潮差大、潮流急、地形复杂和局地潮汐变化大,以及在短历时中潮差变化明显等诸多特征,工程的实施将对工程附近区域的水动力、泥沙冲淤以及生态环境、人民生活产生极大的影响,因此对工程后引起的水动力响应及冲淤进行动力学分析是港口工程以及海岸演变的预测与控制的必然要求,也是海岸动力地貌学和海岸工程学中亟待解决的问题。
目前对海湾的冲淤变化研究方法主要有理论分析、物理模型、数学模型及半经验半理论公式。
前3种方法都有一定的限制[1],国内使用半经验半理论公式较多,宋立松等[2]利用河床变形方程求得围垦后的初始淤积速率,再用灰色理论求得整个淤积过程。
曹祖德等[3]通过提出海床冲淤指标及冲淤标准,建立了海床冲淤演变预测方法,预测海床逐年冲淤强度和最终冲淤强度,以及海床达到新平衡所需年限。
肖辉[4]利用平衡时的水深、含沙量和流速之间的关系,假设总冲淤量为每年的冲淤率与年数的乘积导出平衡时的冲淤量公式,假设每年的冲淤量是总冲、淤量减去以往冲淤量以后的剩余冲淤量乘以该年的冲淤率,得到年数与流速的关系式,得到海床变化的稳定年限。
人工岛工程对河口行洪冲淤的影响分析

人工岛工程对河口行洪冲淤的影响分析盛天航;孙冬梅;张杨【摘要】以秦皇岛汤河河口人工岛在建工程为背景,采用大、小两重模型嵌套的方式,建立二维平面水动力-泥沙数学模型.在验证模型可行性的基础上,分析了50 a一遇设计洪水条件下工程区的水动力及泥沙冲淤特性,并进一步阐述了人工岛工程建设对工程区流场变化规律、河口冲淤规律以及工程区附近泥沙分布规律的影响.研究表明,在实施河道清淤的情况下,人工岛的建立并不会增加河口工程区附近的泥沙淤积,相反在清淤工程和梭形岛分流作用的影响下,泥沙淤积量有所减少.%Given that the artificial island project is under construction in Qinhuangdao, large and small double nested model was adopted to establish plane two-dimensional hydrodynamic-sediment coupled mathematical model in Tanghe estuary artificial island project. Based on the feasible results of the model validation, the erosion and de-position characteristics of hydrodynamic force and sediment in this project were analyzed under the condition of 50 a frequency design flood. The artificial island construction influences on the flow field change rules, the individual flood erosion and deposition rule in the estuary, as well as the sediment accumulation distribution law near the proj-ect areas were also investigated. This study indicates that sediment accumulation is not increasing due to the artifi-cial island construction, rather, it is decreasing under the influence of the distributary and sediment dredging.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2016(037)001【总页数】9页(P18-26)【关键词】人工岛;河口;数学模型;泥沙淤积;冲淤【作者】盛天航;孙冬梅;张杨【作者单位】天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TV142;O242.1近年来,随着经济建设的发展以及人口的快速增长,陆地资源逐渐枯竭,人均耕地大大减少,土地的供需矛盾日益尖锐[1],各类用地已无法满足人们的需求,人类对海洋空间的探索不断增加,人工岛建设工程也日益增多[2]。
第十章海岸泥沙运动解析

三、沙粒的横向运动和纵向运动
1. 海底水质点的流速变化
水质点流速随水深变浅的变化特征: (1)向岸最大流速相对比向海最大流速快; (2)向海流动时间相对较长; 原因: 随水深变浅,波结构发生变化,波峰与波峰之间的距离
加大,波峰历时小于波谷历时。
2. 泥沙横向运动
v2是泥沙悬浮流速
(1)运动分析 ➢ac时间内将向岸移动 ➢df时间内将向海移动 ➢def>abc,泥沙向海迁移 def<abc,泥沙向岸移动 abc=def,泥沙在原地振荡 ➢ 中和线 泥沙原地振荡水深点的连线
• 海岸分类
根据泥沙组成不同,海岸可以分为如下三类:
(1)、淤泥质海岸。我们把底沙泥沙粒径D< 0.03mm 时 的 海 岸 ( 在 工 程 上 范 围 略 大 , 即 D < 0.05mm。称为淤泥质海岸。粒径小于0.03mm时, 泥沙颗粒间具有很强的粘结力,
淤泥质平原海岸
二、海岸工程中的泥沙问题
(2)形成平衡剖面 ➢ 中和线处形成凹沟,淘深海底; ➢ 凹沟以上发生淤积,坡度变缓; ➢ 凹沟以下发生淤积,坡度变陡; ➢ 最终形成平衡剖面。
海滩剖面特征 (1)外滩(inshore):
位于破波点到低潮位岸线之间的区域,属于潮下带。 (2)前滩(foreshore):位于低潮位岸线与高潮时波浪上涌水流达到的
• 风沙
一、海岸泥沙来源
二、海岸工程中的泥沙问题
海岸工程中涉及的泥沙问题,概括起来是 两个方面:防淤减淤和防冲促淤。不论是前者 或是后者,都与泥沙运动相关连,也即与不同 泥沙组成和不同海岸类型有关。因此,涉及工 程泥沙问题时,需对工程所在场所的海岸类别 进行调查研究。
二、海岸工程中的泥沙问题
二、海岸工程中的泥沙问题
海岸工程的生态环境影响评估与研究方法

海岸工程的生态环境影响评估与研究方法海岸工程是指在海岸带进行的各项建设和开发活动,如港口建设、填海造陆、海堤修筑、海洋能源开发等。
这些工程在为人类带来经济和社会效益的同时,也不可避免地对海岸带的生态环境产生了深远的影响。
因此,对海岸工程的生态环境影响进行评估和研究具有极其重要的意义。
一、海岸工程对生态环境的影响(一)对地形地貌的改变海岸工程中的填海造陆、港口建设等活动往往会直接改变海岸带的地形地貌。
填海造陆会减少海湾、河口等自然水域的面积,破坏海岸线的自然形态;港口建设中的码头、防波堤等设施会改变水流和波浪的运动规律,导致泥沙淤积或侵蚀,进而影响周边海域的地形地貌。
(二)对海洋水文的影响海岸工程会改变海洋的水动力条件。
例如,防波堤的建设会减弱波浪的能量,影响海水的交换和循环;海堤的修筑可能会阻挡沿岸流,改变水流的速度和方向。
这些变化会影响海洋中的温度、盐度、溶解氧等物理化学参数的分布,从而对海洋生态系统产生间接影响。
(三)对海洋生物的影响海岸工程的建设可能会破坏海洋生物的栖息地,如珊瑚礁、红树林、海草床等。
此外,工程施工过程中产生的噪音、悬浮物和污染物也会对海洋生物的生存和繁殖造成威胁。
一些海洋生物可能会因为栖息地的丧失和环境的恶化而数量减少,甚至濒临灭绝。
(四)对海洋生态系统服务功能的影响海洋生态系统为人类提供了许多重要的服务功能,如渔业资源、水质净化、气候调节等。
海岸工程的实施可能会削弱这些服务功能。
例如,填海造陆会导致渔业资源的减少,破坏海洋的自净能力,增加沿海地区遭受洪涝灾害和风暴潮的风险。
二、海岸工程生态环境影响评估的方法(一)现场调查与监测通过实地勘察、水样采集、生物样本采集等手段,获取工程区域的生态环境现状数据。
包括地形地貌、水质、海洋生物种类和数量等方面的信息。
同时,在工程建设前后进行长期的监测,对比分析数据,评估工程对生态环境的影响程度。
(二)数学模型模拟利用数学模型来模拟海岸工程对海洋水动力、泥沙输运和生态过程的影响。
海岸工程对生态系统的影响评估

海岸工程对生态系统的影响评估海岸工程,作为人类开发和利用海洋资源的重要手段,在促进经济发展、保障社会需求方面发挥着关键作用。
然而,这些工程在为我们带来诸多益处的同时,也不可避免地对海岸生态系统产生了一系列深远的影响。
一、海岸工程的主要类型海岸工程涵盖了众多领域,常见的包括港口建设、防波堤修筑、填海造陆、海堤建设等。
港口建设旨在满足货物运输和贸易的需求,通过修建码头、航道和港口设施,增强海上运输能力。
防波堤则用于抵御海浪冲击,保护港口和沿岸地区的安全。
填海造陆是为了获取更多的土地资源,用于城市建设、工业发展或农业生产。
海堤的建设主要是为了防止海水入侵和保护沿海土地。
二、对海洋物理环境的影响海岸工程的实施改变了海洋的水流和波浪特征。
例如,防波堤的建设会阻挡海浪的传播,导致局部海域的波浪能量减少,进而影响到海洋的水动力条件。
这可能使得原本活跃的泥沙输运过程发生改变,造成海岸线的侵蚀或淤积。
填海造陆直接改变了海岸线的形状和长度,减少了海洋的纳潮量,影响了海水的交换和更新。
此外,港口和航道的挖掘会导致海底地形的改变,影响水流的速度和方向,破坏海洋中的环流模式。
这些物理环境的变化,进一步影响了海洋的温度、盐度和溶解氧等参数的分布,从而对海洋生态系统的稳定性产生威胁。
三、对海洋生物的影响海岸工程对海洋生物的影响是多方面的。
首先,工程建设过程中的噪音、振动和悬浮物排放会对海洋生物造成直接的伤害,导致生物的死亡或受伤。
例如,打桩作业产生的强烈振动可能会干扰海洋哺乳动物的声纳系统,影响它们的觅食、导航和交流。
其次,物理环境的改变会破坏海洋生物的栖息地。
例如,红树林、珊瑚礁等重要的海洋生态系统可能因填海造陆而遭到破坏,导致许多依赖这些栖息地的物种失去生存空间。
此外,水流和波浪的变化会影响浮游生物的分布和繁殖,进而影响整个海洋食物链的基础。
一些海岸工程还可能阻断了海洋生物的迁徙通道,影响其繁殖和种群交流。
例如,大坝和防潮闸的建设可能阻止了鱼类的洄游,导致其种群数量下降。
海岸工程对海洋环境的影响论文.doc

标依然与海水本身有一定差距,这使得这些废水排放到海洋中之后,改变了海水原有的水质,对海水产生了一定的污染,对近岸生物的生存造成了负面的影响。
而另有一些不良分子,在监管不到的地方,肆意将未处理达标的废水排放到海洋之中,严重地污染了海洋水质,威胁着海洋生物的生存。
而这种污水排放由于远远超出了海洋的自净能力,因而对海洋造成了不可逆转的影响,需要人工来进行处理。
2 海岸工程影响海洋水文动力环境海洋水文动力环境使得海洋系统内部和大自然外部都能够形成一个良好的循环,通过这个循环,海洋系统内部能够获得相对稳定的生态环境,海洋外部的大自然也能够在海洋适当运动的带领之下得到良好的循环。
但是,海岸工程对于海洋水文动力环境产生了严重地影响,使得海洋水文动力环境的良性循环被打破。
(1)海岸工程对海湾的纳潮量产生影响。
海岸工程的建立,使得海湾的纳潮量明显减小。
这样,在通过潮水流动来进行的水质交换过程中,近岸的海水就难以通过潮汐来与深海中的水产生交换,就造成了海洋当中,各种不同区域的水质差异较大,海洋旧有的生态平衡遭到破坏等状况。
而纳潮量减少之后,产生的另一个重要负面影响是,海洋的自净能力退化,由于近岸与深海之间的海水交流减少,因而难以通过潮汐和洋流实现海水自净的效果,最终使得海洋污染难以有效控制。
(2)海岸工程对海湾潮流场的影响。
海岸工程的存在减缓了进入海湾的潮流的速度,在潮流速度降低的情况下,近岸的海水与深海水难以充分地交换,这样,就使得近海海域污染较为严重,同时,水质与远海差异较大,变得不适宜生物的生存。
3 海岸工程对生态环境的影响(1)海岸工程对湿地的影响。
首先,海岸工程使得近岸污染物增多,这些被污染的水进入到近岸湿地当中,影响着近岸湿地的生态环境。
被近岸工程污染的海洋水通过循环进入到湿地当中,使得湿地中各种污染超标,造成了湿地生物的减少,影响着湿地的生态平衡。
其次,海岸工程加速了沿岸土地盐渍化。
在海岸工程的影响之下,沿岸湿地水分蒸发量上升,使得沿岸湿地的盐渍化程度加快,使得沿岸湿地变得不适宜生物生存。
海岸工程中悬浮泥沙源强选取研究概述

科技资讯2016 NO.06SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION工 业 技 术74科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION随着人类对于海洋资源的开发利用日益加剧,各类海岸工程包括港口建设、开挖航道、修建防波堤、围海造陆等,都会对周围海域环境产生不利影响。
而其中施工产生的悬浮泥沙的扩散输移对工程效果、海域环境等影响较大,主要表现为悬浮泥沙的扩散输移范围和浓度变化对海洋环境的影响以及悬浮泥沙引起的水质环境改变对海洋生态系统和水生生物产生的不利影响。
1 泥沙模型的发展悬浮物输运数学模型大致可分为欧拉型和拉格朗日型两大类。
欧拉法计算量小,应用较广,它以悬浮物的空间浓度分布为研究对象,多采用有限元法或有限差分法对悬浮物输运方程进行求解;拉格朗日法则通过追踪每个时刻各个质点的位置,采用统计的方法得到流场内不同时刻的悬浮物浓度分布。
该方法模拟精度高,但计算量相对较大[1]。
泥沙数学模型始于20世纪中期,经历了从一维、二维到三维,从非耦合到耦合的发展历程。
一维泥沙数学模型主要用于研究长时空的泥沙问题,包括河道、水库的泥沙运动或长期的河床冲淤演变等。
随着实际工程的需要,近年来一维泥沙模型还被应用于非恒定流、非均匀沙、不平衡输沙状态、复合水道以及异重流、往复流等不同流态的情况研究。
目前在悬沙、底沙输移以及河床演变中应用最广的是二维泥沙数学模型。
一般分为平面及垂向二维模型。
平面二维泥沙数学模型建立在垂向平均的基础上,模拟区域泥沙场的平面分布。
考虑水动力因素,平面二维泥沙数学模型主要分为如下4类[2]:(1)只考虑潮流作用,适用于潮流作用为主、波浪影响小的地区;(2)考虑波浪掀沙、潮流输沙作用,这种模型在挟沙力的确定中考虑波高因子的影响;(3)考虑波浪掀沙及波浪场对潮流场影响的泥沙模型,通过底摩擦力和辐射应力在潮流场的计算中引入波浪作用;(4)考虑波浪掀沙以及波流相互作用的泥沙数学模型,在(3)的基础上考虑流场对波浪场的影响,即波流场的相互作用。
海洋工程对钦州湾岸线地形及泥沙冲淤的影响

海洋工程对钦州湾岸线地形及泥沙冲淤的影响董德信;李谊纯;陈宪云;陈波;牙韩争【摘要】[Objective]Ocean engineering has a certain influence on the deposition-erosion envi﹣ronment of harbor or gulf.Ocean engineering construction in Qinzhou Gulf was more frequent in the past 20years.Understanding the changes of topography in this region can provide a ref﹣erence for ocean development.[Methods]Field investigation,data analysis and numerical simu﹣lation have been used to study this issue.[Results]In recent twenty years,large-scale develop﹣ment activities led to the gulf area significantly reduced in Qinzhou Gulf.The shoreline change exhibited smooth trend,and artificial shoreline gradually replaced natural shoreline.Reclama﹣tion made 0 m isobath blocked at the gulf eastern shoal,meanwhile 10 m isobath connected to the mouth of the gulf due to east channel construction.The gulf sediment mainly came from three aspects:Continental runoff,marine transportation and coastal marine construction. The distribution of sediment concentration changed in different seasons,but overall was a low sediment concentration scope in the gulf. Numerical simulation results showed that the gulf generally exhibited stable situation with mi﹣cro-erosion and micro-siltation,but seabed erosion was obvious in the jet waters of Longmen.[Conclusion]In the east of Qinzhou Gulf,erosion and deposition environment in some waters had undergone a significant change due to large-scale reclamation.The shallow status in the middle of east Sandun road turnedto be obvious erosion from weak deposition,and the annual erosion was up to 0.07 m.%【目的】海洋工程对海湾港口的冲淤环境有一定的影响,而近20多年来钦州湾海洋工程建设较为频繁。
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近年来 , 随着沿海地 区社会经济的快速发展 , 大型海岸工程建设正面临一个崭新的局面 。 自然条件较好 的岸线已基本开发完毕 , 剩余岸线中淤泥质海岸 占有较大比例。 淤泥质海岸水浅坡缓 , 受风浪作用明显 , 水沙
运动复杂。 为 了开发 利 用淤 泥 质海 岸 的深水 岸 线资 源 , 通 常做法 是 修建 环抱 式 防波 堤 , 而 且需 要 突 出于海 岸 线 一 定距 离才 能满 足港 区防浪挡 沙 、 防淤 减淤 的 目的 [ 1 ] 。
收 稿 日期 : 2 0 1 3 — 0 5 — 2 0 ; 修 回 日期 : 2 0 1 3 — 0 6 — 2 0
基金项 目: 国家高技术研 究发展计 ̄ J ( 8 6 3计划 ) ( 2 0 1 2 A A1 1 2 5 0 9 ) 作者简介 : 张玮 ( 1 9 5 8 一 ) , 男, 山东省青 岛人 , 教授 , 博士生导师 , 主要从事港 口航道工程研究 。
张 玮 , 刘 燃 , 钱 伟 , 李 泽 , 张 婧
( 1 . 河海大学 港 口海岸与近海工程 学院, 南京 2 1 0 0 9 8 ; 2 . 上海市水利工程设计研究院有
限公 司 , 上海 2 0 0 0 6 1 )
摘 要: 在淤泥质海岸建设大型海岸 工程 , 会对周边海域 的水沙环境产生一定影 响。 文章 以连 云港为例 ,
趋势 。
关键词 : 大型海岸工程 ; 水沙环境 ; 工程影响 ; 近岸 区 中图分类号 : T v 1 4 2 ; 0 2 4 2 . 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 5 — 8 4 4 3 ( 2 0 1 4 ) 0 1 — 0 0 0 1 — 0 7
பைடு நூலகம்B i o g r a p h y : Z H A N G We i ( 1 9 5 8 一 ) , m a l e , p r o f e s s o r .
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水
道
港 口
第3 5 卷第 1 期
1 研 究 对 象 概 述
连云港地处江苏省北部沿海 , 所在海域的潮汐受制于南黄海驻波系统 , 为正规半 日 潮型。 外海潮流呈逆 时针旋转流特征 , 向岸逐渐向往复流过渡 。 海 区波浪以风浪为主 , 常浪向为偏东北向, 强浪 向为偏北向。 海域 泥沙平均粒径 0 . 0 0 2 ~ 0 . 0 0 4 m m, 为淤泥质海岸 。 近岸水体多年平均含沙量一般在 0 . 2 1 — 0 . 2 4 k g / m , 泥沙运动 以悬沙为主 , 呈“ 波浪掀沙 , 潮流输沙” 特点。 在研究计算 中, 考虑连云港 区、 徐圩港区和灌河 口双导堤 工程均 已建成情况( 图1 ) 。 其中, 连云港 区旗 台围堤与旗 台防 波 堤 均 已建 成 , 港 区 口门位 于 一 5 . 0 i n ( 理论 基 面 以下 , 下同 ) 等 深线处 ; 徐圩港 区 口门宽度 1 . 2 k m, 位 于一 5 . 0 m等深线 , 大环 抱 防波堤 突 出于原 岸线 9 . 0 k m, 顺 岸宽 度 8 . 0 1 2 . 0 k m, 围海 面 积超过 7 0 k m 。 ; 灌河 口双导堤延伸至一 2 . 0 m等深线处 , 东西导 堤分别长 1 1 . 0 k m和 8 . 4 k m, 导堤为半潮潜水堤 , 堤顶高程为
第 3 5卷 第 1 期
2 0 1 4年 2 月
水
道
港 口
V0 l I 3 5 No . 1
J o u r n a l o f Wa t e r wa y a n d Ha r b o r
F e b .2 0 1 4
大 型 海 岸 工 程 对 水 流 和 泥 沙 运 动 的 影 响 研 究
应用波浪潮流泥沙数学模型 ,模拟计算 了连 云港海域大型海岸工程实施 后对 于水流泥沙运动的影响。 研
究结果表 明: 连云港 区 、 徐圩港区以及灌河 口双导堤工程实施后 , 工程 区以外 的大范围海域潮流场和含沙 量场基本没有改变 , 变化主要集 中在工程 区和工程区附近近岸海域 , 总体 呈现 出动力减弱 、 含沙量减少的
对于近岸海域修建大型海岸工程所引起 的水沙环境变化和冲淤演变 , 前人 已做过不少研究。 程琪等 _ 2 ]
对 比分析 了连 云港 西大 堤 工程建 成前 后港 内水 域 自然条 件 , 提 出工程 后海 湾 内潮 流运 动 和 回淤量 明显减 弱 。
李孟 国等 _ 3 ] 模拟 了温州 中心渔港防波堤建 造前后 的潮流场 , 分析了防波堤修建对潮流场和冲淤变化 的影 响。 王义刚 从三沙湾潮流数学模型人手 , 计算泥沙冲淤隋况 , 研究了围垦工程对湾内深水航道 以及有关 区域 的影响。 陆永军等 应用二维泥沙数学模型 , 研究 了曹妃甸港区围垦方案对水 动力环境和底床冲淤的 影响问题 。 李孟 国等 _ 6 就连云港港扩建对 田湾核电站 已建取排水工程的影响进行 了研究 , 提出扩建工程将 使附近水域水动力条件减弱 , 成为泥沙促淤环境 。 王林素等…建立了二维潮流泥沙数学模型 , 研究 了围垦工 程的实施对温州近海及河 口悬沙场分布和海床冲淤演变等方面的影响。 解鸣晓等 建立波流共 同作用下的 泥沙数学模型 , 研究了连云港 口门防波堤建设对年平均含沙量场及进港航道回淤的影响。 张玮等 采用经 验公式对灌河 口拦门沙整治工程后的岸滩演变进行 了预报 , 结果发现东导堤根部和西测海域 回淤较大。 张玮 等『 】 0 ] 利用杭州湾海域潮流数学模型和海床冲淤计算方法 , 分析了工程对潮流运动的影 响, 预测了海底输油 管线沿线海床 冲刷的发展趋势。 但是 , 上述这些研究主要针对单个工程对周 围海域的影 响, 对于多个工程对 周围海域水沙环境的综合效应鲜有报导 。 本文以连云港海域为例 , 利用二维波浪潮流泥沙数学模型 , 模拟计算连云港 区、 徐圩港 区以及灌河 口双 导堤工程等大型海岸工程实施后连云港海域 的水流泥沙运动情况 ,分析多个大型海岸工程对于周边海域水 沙环境的综合影响 , 研究成果可为类似工程提供参考依据 。