石浦港下湾门航道工程潮流数值模拟研究
瓯江口航道二期治理潜堤工程三维潮流数值模拟

算 区域 内共 有 三 角形 网格 节 点 1 4 50 9个 ,三 角 形单 元 2 8
5 9个 , 9 最小 网格 步长 为 2 I时 间步 长最 小 为 03S 由图 51, T . 。
2可 以看 出 , j角 形 网格较 好 地 概 括 了计 算 域 内复 杂 的 岛 屿岸线 和地形 特 征 , 复杂岸 线 的拟合较 为精 确 。 对
实 施 后 , 汀 北 口航 道 、 头 水 道 、 ¨ 水 道 、 门 岛  ̄/. 岛 间 水 域 流 速 略 有 变 化 , 他 水 域 则 基 本 不 瓯 沙 小 大 lJ l' 门 其 变 。 近海 区高 低 潮 位 变 幅 为 0 2Cl从 对 周 围水 动 力影 响角 度 考 虑 , 程 是 可 行 的 。 附  ̄ n。 T
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采 用 20 0 6年 1 0月 7 8日在 工程 海 区进 行 的 1 潮 位 站和 l ~ 3个 4条垂 线 的水 文 大 潮测 量 资料 对 模 型进 行 了验 证 , 1 测站 均进行 了对 应实测 的各 层 的流速 流 向验 证 。 验证情 况看 , 对 4个 从 计算 的潮 位过 程和各层 的
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典型海湾风暴潮特征数值模拟与研究

典型海湾风暴潮特征数值模拟与研究杨万康;杨青莹;张峰;宋泽坤【摘要】铁山港海湾是一个遭受风暴潮灾害影响较为严重的半封闭型海湾,基于有限元海洋数学模型ADCIRC (AdvancedCirculation Model)研究了1409号“威马逊”台风期间铁山港海湾的风暴潮特征及非线性作用.结果表明:当考虑天文潮与风暴潮之间的相互作用时,风暴潮水位的计算结果更加准确,只考虑纯台风影响时,计算结果会低估风暴潮增水值,高估减水值,对预报结果造成较大的误差.海湾内部的增水要远大于湾外,但是减水值则相差不大.通过对天文潮和风暴潮非线性作用的影响因子进行分析,风应力的浅水效应可以忽略,但底摩擦项和对流项影响较大.在海湾内部对流项占主导地位,与天文潮的耦合作用也较强;而在湾外,底摩擦项占优势,耦合作用在海湾内外都较强.天文潮与风暴潮相互作用产生的非线性水位在湾顶处最大可达0.94 m,出现在风暴潮最大减水时刻,风暴潮增水发生后有所减弱,非线性水位表现出从湾外向湾内递增的规律.【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2018(037)005【总页数】12页(P537-547,564)【关键词】ADCIRC;“威马逊”台风;最大风暴潮减水;最大风暴潮增水;非线性水位【作者】杨万康;杨青莹;张峰;宋泽坤【作者单位】国家海洋局第二海洋研究所工程海洋学重点实验室,浙江杭州310012;国家海洋局第二海洋研究所工程海洋学重点实验室,浙江杭州310012;国家海洋局第二海洋研究所工程海洋学重点实验室,浙江杭州310012;国家海洋局第二海洋研究所工程海洋学重点实验室,浙江杭州310012【正文语种】中文【中图分类】P731.34风暴潮是由强烈的大气扰动所引发的海面异常上升现象,能够对沿岸造成严重的灾害。
例如2005年Katrina台风是大西洋历史上最强的台风之一,其引发的风暴潮增水,在密西西比河沿岸超过了9 m,共造成1 000多人死亡和800亿美元损失,众多的惨痛事实说明需要加深对风暴潮灾害的研究,才能提高潮位预报水平及防范洪水风险的能力。
黄骅港潮流、泥沙数值模拟及工程影响分析的开题报告

黄骅港潮流、泥沙数值模拟及工程影响分析的开题报告尊敬的指导老师:本人想开展黄骅港潮流、泥沙数值模拟及工程影响分析的研究。
现报告如下:1、研究背景和意义黄骅港是河北省沧州市最大的港口之一,也是京杭运河入海港口之一。
由于港口淤积、洪涝等问题,对港口进行疏浚和治理已成为紧迫任务。
而泥沙运动是港口淤积的主要原因之一。
对港湾海域进行潮流、泥沙数值模拟,有助于揭示泥沙运动规律、预测淤积情况,指导港口治理和设计工程,具有重要意义。
2、研究内容和方法本研究的主要内容包括以下三个方面:(1)潮流数值模拟:采用基于计算流体动力学(CFD)的流场数值模拟方法,对黄骅港进行三维流场数值模拟,揭示潮流的变化规律。
(2)泥沙数值模拟:采用数值方法对黄骅港区进行泥沙运动数值模拟,预测泥沙淤积情况。
(3)工程影响分析:以黄骅港改造工程为例,分析工程对潮流、泥沙运动的影响,并提出优化建议。
本研究采用CFD软件和数值模拟方法进行模拟计算,数据分析采用Matlab进行处理。
根据模拟结果,对泥沙淤积情况及工程影响进行分析。
3、预期成果和意义通过黄骅港潮流、泥沙数值模拟及工程影响分析,预计可以得到以下成果:(1)揭示黄骅港潮流变化规律,提供港口淤积治理的理论依据。
(2)预测黄骅港泥沙淤积情况,为治理工作提供科学依据。
(3)分析黄骅港改造工程对泥沙的影响,提出优化建议,为工程的规划和实施提供参考。
本研究的意义在于提高港口治理的科学性和精准性,为河北省沧州市地方经济发展和对外交流提供支持。
4、研究计划和进度安排为了实现以上研究内容,本研究计划按以下步骤展开:(1)文献调研和分析,深入了解黄骅港的潮流、泥沙特征和研究现状,预计用时1个月。
(2)建立数值模型,进行潮流、泥沙数值模拟,预计用时2个月。
(3)数据分析、处理和结果展示,撰写论文初稿,预计用时1个月。
(4)论文修改和完善,预计用时1个月。
总计用时5个月。
具体进度安排如下:第1-2个月:文献调研和模型建立。
三门湾下洋涂围垦工程堤前波浪要素分析

表1围区设计风速m/s重现期NE-ENEE-ESESE-SSES-SSWSW-WSWW-WNW20年31.231.429.424.026.019.650年35.638.835.726.330.022.2三门湾下洋涂坐北朝南,东至东南东向有高塘岛、花岙岛阻挡,仅以狭窄的石浦港与外海相连,西至西南以三门县陆域为屏障,周边尚有一些零星小岛,如田湾岛、下万山、满山、五子岛与三门岛等,远区有东矶列岛,工程海域东南方向通过满山水道与猫头洋沟通,周边陆域及岛屿为围涂区构成一个半封闭的水域,外海混合浪只能从东南方向传入。
由于工程海域缺少海洋水文(波浪、潮位)、海洋气象(风)等历史资料,本文主要利用石浦气象站和大陈海洋站历史资料以及相关的研究成果,对工程海域自然环境状况和设计波要素进行综合分析计算,为海堤设计提供科学依据。
1围区设计风速石浦长期气象站位于北纬29°12',东经121°57',距围区约12km,石浦常风向为N向,出现频率为18.7%,次常风向为SW风,出现频率为15.5%;强风向为ESE风,出现频率为3.4%,次强风为ENE风,出现频率为7.8%。
三门临时海洋站设在猫头山近旁,1992年6月 ̄1993年5月的实测波浪资料分析表明,风浪频率全年为83%,该站全年的主导风向为NW和SE向,NW向(含WNW和NNW)的出现频率为41%,平均风速为4.3 ̄8.2m/s;SE向(含ESE和SSE)的出现频率为25%,其平均风速为3.4 ̄5.7m/s。
石浦站与临时海洋站的主导风向基本一致,由于石浦站的资料系列为1983年~2003年,大于20a,采用该站历年各风向10min自记最大风速作为系列求得围区设计风速如表1所示。
文章编号:0559-9342(2006)05-0018-03三门湾下洋涂围垦工程堤前波浪要素分析骆晓明1,卢继清2(1.浙江省钱塘江管理局勘测设计院,浙江杭州310016;2.舟山市水利围垦局,浙江舟山310025)关键词:波浪;波高;周期;下洋涂围垦;三门湾摘要:分析了三门湾下洋涂海区的海域特征,采用波浪折射和绕射数值模拟,表明下洋涂的西南围区受外海混合浪的影响较大。
风暴潮对港口水陆域及航道安全影响研究

离岸深水港口建设关键技术研究课题之三风暴潮对港口水陆域及航道安全影响研究报告简本1. 概述风暴潮(Storm Surge)系指由于强烈的大气扰动(强风和气压骤变)引起的海面异常升降现象。
风暴潮发生时除了强风浪破坏外,还会引起港域强烈的增、减水效应(潮位的大幅度升降)和强烈的水流、波浪和泥沙运动,同时泥沙运动会可能会引起港口、航道的泥沙骤淤。
离岸深水港建设是我国“十一五”水运规划建设的重点课题之一。
开发离岸深水港和人工岛建港是我国港口规划和建设的重要任务之一。
港池、航道的开发是港口建设的重要环节,近几十年来除了少数天然深水港外,我国大部分港口、航道都采取浅水深用的办法,如天津港、唐山港京唐港区、黄骅港、连云港、汕头港、上海港、厦门港和广州港等,通过人工疏浚来维持港口港池、航道和外航道的通航水深,但通航水深的维护受到水文泥沙等自然条件的制约,特别是风暴潮引起的强烈泥沙骤淤及增、减水问题是我国港口深水航道通航安全中的极大隐患。
风暴潮引起的强烈的泥沙骤淤是我国港口深水航道通航安全中的一大隐患,进行风暴潮对港口水陆域安全影响课题的研究非常必要,许多科学问题需要解决,有待解决的技术问题:(1) 风暴潮与波浪联合作用对离岸深水码头水陆域高程确定的影响。
(2) 典型海岸风暴潮和台风浪作用下泥沙悬浮、沉降过程,泥沙输移特性和输沙规律;典型港口、深水航道骤淤的形成条件。
(3) 风暴潮引起的深水港航道增、减水的数值模拟技术,风暴潮和台风浪联合作用下的泥沙数值模拟技术。
(4) 风暴潮作用下典型港口、航道泥沙骤淤的物理模型模拟技术及预报方法。
(5) 结合依托工程的深水港口、航道风暴潮骤淤的防淤与减淤措施。
2 主要研究内容项目分五个课题进行研究,各专题研究内容见图3-1。
专题一:国内典型港口、航道增、减水及骤淤类型和骤淤特性的调查研究专题二:风暴潮和台风浪联合作用对码头水陆域高程确定影响的研究专题三:风暴潮增、减水预测及风暴潮和台风浪联合作用下泥沙运动数值模拟的关键技术研究专题四:风暴潮和台风浪联合作用下泥沙运动特性及骤淤规律的研究专题五:典型港口风暴潮骤淤物理模型模拟、预测及防淤、减淤措施的研究3实施方案(1) 通过实地调研、文献资料收集工作掌握大量一手、二手基础资料,进一步明确研究背景和研究基础,并提供部分验证资料。
基于FVCOM的泉州湾海域三维潮汐与潮流数值模拟

基于FVCOM的泉州湾海域三维潮汐与潮流数值模拟林作梁;朱学明;鲍献文;刘钦政【摘要】Based on a finite-volume coastal ocean model (FVCOM) , adopting an unstructured triangle grid, a three-dimensional tide and tidal current numerical modeling with high resolution (26 m) is applied to Quanzhou Bay. The simulated results agree well with the observed data from two tide-gauges and three continuing current stations , and reproduce the distribution features of the tide and tidal currents in the Quanzhou Bay famously. The distributions of co-tidal charts and tidal ellipses on the surface layer for four major constituents (M2 , S2, K1 ,O1) are obtained. What's more, the distributions of the maximum probable tidal range and tidal currents velocity and tidal residual currents on the surface and bottom layers are obtained, too. By analyzing, the maximum tidal amplitude and phase-lag range for the four constituents are 219 cm and 19°,85 cm and 25°,26 cm and 12°,26 cm and 9°, respectively. The tidal wave is anti-clockwise standing wave in the east area of Shihu Port, but it is advancing wave in the west area of Shihu Port. The maximum probable tidal range increases from 8. 0 m at the mouth of the bay to 8.8 m inside of the bay. The type of tidal currents is regular semi-diurnal currents inside of the bay, and the maximum velocity of ebbing is larger than flooding. The velocity in the channel of Beiwujiao is stronger than any other area, and the maximum probable tidal-current velocity is 2. 4 m/s on the surface layer. The flow is rotating with anti-clockwise mainly at the mouth of thebay, while rectilinear flow is mainly inside of the bay, such as estuaries and channels. And the directions of major axes are along with channels direction mainly, or paralleling with isobaths and coastlines. The maximum tidal current velocities for the four major constituents are 1. 4 m/s,0. 58m/s, 0. 12 m/s,0. 10 m/s on the surface layer, respectively. Tidal residual currents velocity is closely related to tidal currents, the maximum velocities on the surface layer, the middle layer and the bottom layer are 26 cm/s, 20 cm/ s, 16 cm/s, respectively. All of them are coming into the bay from north and going out of the bay from south.%基于FVCOM海洋数值模式,采用非结构的三角形网格和有限体积法,建立了泉州湾海域高分辨率(26 m)的三维潮汐、潮流数值模型.模拟结果同2个验潮站和3个连续测流站的观测资料符合良好,较好地反映了泉州湾内潮汐、潮流运动的变化状况和分布特征,给出了M2、S2、K1、O14个主要分潮的同潮图、表层潮流椭圆分布,以及模拟区域内最大可能潮差、表层最大可能潮流流速和潮余流分布.分析表明,4个分潮的最大潮汐振幅和迟角差分别为219 cm和19°,85 cm和25°,26 cm和12°,26 cm和9°;石湖港以东海域的潮波为逆时针旋转的驻波,以西海域为前进波;最大可能潮差由湾口的8.0m向湾内增加至8.8m.湾内潮流类型为规则半日潮流,落潮最大流速大于涨潮最大流速,北乌礁水道为强流区,表层最大可能潮流流速为2.4 m/s;湾口潮流运动以逆时针方向的旋转流形式为主,湾内的潮流运动以往复流形式为主,长轴走向主要沿着水道方向,与等深线和海岸线平行;四个分潮流表层最大流速分别为1.4 m/s,0.58m/s,0.12 m/s,0.10 m/s.余流流速大小与潮流强弱有密切的联系,表、中、底层最大余流流速分别为26 cm/s,20 cm/s,16 cm/s,三者在水平方向基本呈北进南出的分布形态.【期刊名称】《海洋学报(中文版)》【年(卷),期】2013(035)001【总页数】10页(P15-24)【关键词】泉州湾;潮汐;潮流;FVCOM;潮余流【作者】林作梁;朱学明;鲍献文;刘钦政【作者单位】泉州市环境监测站,福建泉州362000;国家海洋环境预报中心国家海洋局海洋灾害预报技术研究重点实验室,北京100081;中国海洋大学海洋环境学院,山东青岛266100;国家海洋局海洋减灾中心,北京100194【正文语种】中文【中图分类】P731.231 引言泉州湾地处福建省东南沿海,台湾海峡西侧沿岸的中部,海域总面积211.24 km2,包括围垦面积45.70 k m2,滩涂面积84.84 k m2;海岸线总长229.61 km[1]。
钦州湾滩槽地貌体系演化数值模拟研究

水 运 工 程
P o r t& W a t e r w a y En g i n e e r i n g
J a n . 2a l No . 4 7 4
第1 期
总第 4 7 4期
钦 州湾滩槽 地貌体 系演化数值模 拟研 究冰
i s p e fo r r me d u s i n g 3 D u n s t r u c t u r e d g r i d , f i n i t e v o l u me , p a r a l l e l e d c o mp u t a t i o n F VCOM. Er o s i o n s o c c u r wi t h i n
冲淤格局反 映 出潮流是 塑造和 维持 钦州湾滩槽地貌体 系演变的主导动 力;钦 州港对 东水道2 0 0 0 年9 月一 2 0 o 2 年1 2 y q、2 0 0 4 年2 月一2 o 0 8 年1 2 f ] 分别进行 的3 2 r 吨级 、1 0万吨级航 道疏 浚工程引起 了 目前 的滩槽地貌体 系的冲淤调整 ,初 期强度较 大,随 后缓慢 下降,这一调整过程将持续很 长一段 时间;各 类工程 的影响相互叠加 ,须 密切 关注。
a n d i n t e r p o l a t i n g s a n d s h o a l s( r i d g e s ) . N u me r i c a l mo d e l i n g o f t h e mo r p h o d y n a m i c s o f t h e c h a n n e l — s h o a l s y s t e m
Nu me r i c a l mo d e l i n g mo r p h o d y n a mi c s o f c h a n n e l - s h o a l s y s t e m i n Qi n z h o u b a y
宁波舟山近海三维潮汐潮流数值模拟

宁波舟山近海三维潮汐潮流数值模拟熊伟;刘必劲;孙昭晨;梁书秀;张亦飞【摘要】利用FVCOM模型对宁波舟山近海的潮汐潮流进行了三维数值模拟,并对其水动力特性作了相应分析.FVCOM模型采用非结构化三角形网格,很好地解决了精确拟合宁波舟山群岛的复杂岸线的问题.基于计算区域内的海床性质,采用Koutitas公式对FVCOM模型的中海底摩阻系数的计算进行了改进.通过计算域内多个潮位站和海流站的实测资料验证表明,改进的摩阻系数计算公式是合理的,流场的计算结果与实测符合良好,可以用于三维污染物扩散和泥沙输移计算.%By means of FVCOM model,the tide and tidal currents in the seas adjacent to Ningbo and Zhoushan were simulated.Furthermore,the dynamic characteristics of tide were analyzed.The grid system of FVCOM model was unstructured triangle mesh,which solved the accurate fitting of complex of Ningbo and Zhoushan shoreline.Based on the property of seabed in the calculation zone, Koutitas formula was used to instead of the original calculation method of drag coefficient in paring the computed values with those tidal observatories, the improved formula proved to be reasonable and the two values are in good agreement.The computed model can be used for 3D pollutant concentration and sediment transport calculation.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2011(032)006【总页数】9页(P399-407)【关键词】摩阻系数;潮汐;潮流;数值模拟;FVCOM模型【作者】熊伟;刘必劲;孙昭晨;梁书秀;张亦飞【作者单位】大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,大连116023;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,大连116023;国家海洋局杭州海洋工程勘测设计研究中心,杭州310012;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,大连116023;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,大连116023;国家海洋局杭州海洋工程勘测设计研究中心,杭州310012【正文语种】中文【中图分类】P731.23;O242.1Biography:XIONG Wei(1988-),male,master student.宁波舟山及其近海水域岛屿密布,漕滩相间,深水航道众多,地形极其复杂。
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石浦港下湾门航道工程潮流数值模拟研究温春鹏;李孟国;李文丹【摘要】According to the latest hydrological measured data,the characteristics of the tide and tidal current in Shipu port were analyzed.Then an 2-D tidal current mathematical model with irregular triangular grids was set up,and verification and validation were carried out on the basis of the measured data.Based on the simulation results,analyses were made on the change of flow field after the project of 50 000 DWT channel in Xiawanmen (excavation and rock blasting).The study results show that:(1)at the project sea area,the tides are regular semidiurnal tides,and the tidal current motion is reciprocal.(2) the trends of coastline and fluctuation trend are basically consistent.(3)as the channel excavation is small,the velocity variation is small,and it will not change the whole characteristics of the wide area on sea.At the excavated channel,the velocity is decreasing,and the velocity of deep channel tends to increase.(4) because of the rock blasting,the flow field near channel axis tends to be smooth.The velocity direction and the channel trends are consistent.(5) after the implementation of the project,there is little influence on tidal levels.The tidal volume at the entrance of Xiawanmen increases,and the other tends to reduce.(6)the crosscurrent at the channel turning point,inlet port and open sea is stronger than that of other position.%依据最新的水文实测资料,对石浦港的潮汐潮流特征进行了分析;并建立了基于不规则三角形网格的二维潮流数学模型,根据实测资料对模型进行了验证.在验证的基础上,对下湾门5万t级航道工程(开挖及炸礁通航)实施前后的流场进行了数值模拟计算,根据计算结果对工程前后的潮流特征及其变化进行了分析.研究结果表明:(1)工程海区潮汐属于正规半日潮类型,潮流性质属正规半日潮流型,潮流运动呈往复流形式;(2)岸线走向与涨落潮流走向基本一致;(3)航道总体挖深较小,流速变化很小,并未改变大范围海域潮流运动整体特征;开挖段航道流速呈减小的趋势,深槽水域流速呈增加趋势;(4)炸礁使得口门处航道轴线水域的流场趋于平顺,流向与航道走向基本一致,对周边流场基本没有影响;(5)方案实施后,对潮位变化无影响;下湾门口门处潮量增加,而其他口门潮量降低;(6)航道转弯位置、进港口门以及外海航道处横流较强,其他区段横流较弱.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2013(034)001【总页数】8页(P19-25,88)【关键词】潮汐;潮流;航道;炸礁;数学模型;石浦港【作者】温春鹏;李孟国;李文丹【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001;交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456;交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456;交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456【正文语种】中文【中图分类】TV142;O242.1石浦港位于封闭型港湾石浦湾内(图1)。
该港区由铜瓦门、东门、下湾门、林门及三门口5 个水道与外海相通,船舶通行以下湾门、东门及铜瓦门水道为主。
随着临港工业发展,船只数量激增,现有航道的通航能力明显不足,亟需升级现有航道,建设万吨级以上航道以适应发展需要。
但由于铜瓦门、林门和三门口水道自然条件一般,且均已建有桥梁,只有东门水道和下湾门水道是石浦港2 个具有一定通航潜力的水道,可以开辟成万吨级以上航道。
本文对下湾门水道开辟为5 万t 级进行了流场数模研究,航道底宽为165 m,设计水深为-14.8 m(85 高程),边坡为1∶5。
航道起始于三门口以东,经中界山以北、汏网屿以南水域,通过下湾门水道延伸至外海,总长度为33.5 km。
港内航道开挖部分分为两段,西段由饭甑山东至打鼓峙东(D1 段),东段由中界山中部至汏网屿东(D2 段),两段分别长约4.2 km 和3.7 km,最大挖深分别为4.4 m 和6.9 m;外海航道开挖至满足航道水深处(D3 段),长度为16.1 km,最大挖深6.5 m,具体开挖情况如图2。
由于下湾门出海口处的园山不满足设计航道宽度要求,口门处存在大量礁石,其中石栏礁位于航道轴线,堵住了航道口门,为满足进港航道畅通及航道设计要求必须对这两处进行炸礁[1]。
炸礁点位置如图3 所示。
本文采用基于不规则三角形网格[2]二维潮流数值模拟对下湾门航道进行了研究,分析了航道开挖及炸礁前后的潮流场特征及变化。
1 潮汐潮流特征分析1.1 潮汐特征据石浦海洋站实测潮位资料准调和分析计算,石浦港附近水域潮汐特征值(H01+HK1)/HM2<0.5,表明该海域潮汐性质属正规半日潮。
根据2011 年7 月23 日~8 月1日,2011 年7 月21 日~8 月23 日和有关报告统计[3],该港平均潮差在3.00 m 以上,最大潮差可达6.08 m,平均涨潮历时6∶05,平均落潮历时6∶19,落潮略长于涨潮。
1.2 潮流特征据石浦港2006 年9~10 月口门段水文全潮验潮流资料调和分析,潮流类型(WO1+WK1)/WM2<0.5,该工程海域潮流性质属正规半日潮流型,在一个太阴日内有2 次涨潮和2 次落潮流,潮流运动形式为往复流。
各站涨、落潮憩流一般发生在高、低潮位前后,最大流速发生在半潮前后,表明石浦港区内潮波属驻波性质。
2011 年7 月24~25 日和7 月31 日~8 月1 日在石浦港区范围进行了全潮同步观测,观测结果表明[3]:(1)石浦港东西向水道潮段流速均在0.50 m/s 以上,最大流速达1.25 m/s;铜瓦门、东门水道内潮段平均流速及最大流速呈现有落潮大于涨潮的变化规律,落潮最大流速分别可达1.20 m/s、0.92 m/s,下湾门水道内段涨落潮最大流速分别为1.29 m/s、1.12 m/s,各站的流速变化呈现有随潮差的增大而增大的变化规律。
(2)各站涨落潮流向基本为方向相反的往复流,并与岸线或水道深泓线基本一致。
(3)从涨落潮历时上看,落潮平均历时大于涨潮;潮差变化呈由沿海向内陆水域逐渐增大的规律。
2 数学模型的建立及计算2.1 计算方法及方程潮流计算采用Mike 系列软件中的三角形网格水动力模块(FM 模块)。
控制方程采用经Navier-Stokes 方程沿深积分的二维浅水方程组[4],并将紊流作用以涡粘系数的形式参数化。
基本方程形式为式中:h=η+d 和d 分别为水面高度和静水深;x 和y 分别为横轴和纵轴坐标;t 为时间;g 为重力加速度;和分别为沿x 和y 方向的深度平均流速;f 为柯氏力系数;ρ 为流体密度;ρ0 为参考密度;S 为点源流量;us 与vs为点源流速;Tij 为应力项,包括粘性应力、紊流应力和对流等,根据水深平均的流速梯度计算。
底部应力=(τbx,τby)由下式计算式中:Cf 为拖曳力系数=(ub,vb)为水深平均流速。
水平涡粘性系数采用Samagorinsky 亚网格尺度模型求解,可以较好地描述各种涡的形成,即涡粘系数取为式中:Cs 为可调系数,可取为0.28。
在控制方程的求解过程中使用有限体积法进行离散,采用三角形网格;时间积分采用显式欧拉格式;计算中采用干湿网格方法对浅滩进行考虑。
2.2 计算域的确定及网格划分模型北起大平岗岛以北的29°32′N 纬度线,南到东肌列岛,东边界在122°26′E 经纬线,南北距离约77 km,东西距离约92 km,包括整个三门湾海域。
为拟合复杂岸线和航道等细致建筑物边界,采用不规则三角形网格剖分计算域。
现状情况下网格如图4,模型共84 891个网格节点,165 018 个三角形单元,三角形网格最小边长18.22 m,网格最大边长4 880 m。
模型边界条件由ChinaTide[5]提供。
2.3 模型验证为了验证潮流模型的合理性,采用2011 年7 月~8 月大潮和小潮水文观测资料对模型潮位、流速、流向进行验证。
本次水文测量在工程海域布置13 个流速、流向和含沙量测站,分别为V1~V13,并布置了H1~H6六个潮位测站(图1)。
限于篇幅,只给出部分测站大潮的潮位、流速及流向的验证曲线,如图5~图7。
经验证无论在计算的位相、量值还是过程线,均与原型吻合良好,符合《海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程》[6]的要求,可以用来进行工程方案流场模拟计算研究。
3 潮流计算结果分析3.1 工程前流场特征(1)工程海区地形复杂、岛屿众多,外海为逆时针旋转流形式运动,石浦港内水域多呈水道形式,潮流呈往复流形式运动,流向与水道走向基本一致[7]。
(2)石浦港内水域涨潮时,外海潮波通过铜瓦门水道、东门水道、下湾门水道和林门水道流入石浦港内,经三门口水道流出;落潮与涨潮时流路基本一致,只是方向相反,且各口门涨、落潮基本同步(图8)。