径流、潮流耦合作用下大沽河河口悬沙输移扩散数值研究
河口海岸地区是人类开发海洋资源的前沿地带,与人类生产、生活息息相关。由于河口地区受到径流、潮流等因素的影响,其水沙动力特性非常复杂;对径流、潮流和悬沙等因素的行为特性进行深入分析和探索具有重要的理论研究意义和实践价值。 本文以大沽河口作为研究区域,通过观测数据搜集、整理与分析、数值计算等手段,探讨了大沽河口的径流、潮流耦合作用下的水动力以及泥沙输移扩散行为特性。分析结果发现: (1)当枯期5年一遇、洪水期5年一遇、洪水期50年一遇的洪峰分别作用时,径流量越大,径流影响的区域越大。非恒定径流对河口区域的最大影响范围一般发生在落急时刻附近,上述典型洪水径流影响范围分别为29.65km2、103.22km2、161.66km2,径流最小影响范围一般发生在涨急时刻附近,影响区域分别为8.2km2、52.4km2、98.8km2。 (2)分析了径流对潮位和潮流速的影响。结果发现:河流近海段和口外海滨段潮位均有明显变化;距离河口越近,潮差变化越小;对低潮位的影响大于高潮位。径流量较大时,河口下游水体运动方向与径流方向基本一致;径流量的大小对河口下游潮流速和流向均会产生一定影响。 (3)恒定径流的悬沙浓度一定时,近海段水体中的悬沙浓度与径流量大致呈正比关系;洪水期50年一遇恒定径流条件下,48小时后悬沙浓度最高可达4.8kg/m3,分布在距离河口4~5倍河宽处;河口下游的冲刷范围与恒定径流作用时间有关,时间越长,海床冲刷范围越大。其中72小时后最大冲刷范围约103.6km2;径流量增加使得河流近口段范围增加,河口段范围下移,形成的淤积范围减小,淤积强度有所增加,且淤积位置逐渐远离河口。 非恒定来水来沙条件下,落急时刻悬沙浓度相对较大,最大可达3.0kg/m3;涨急时刻悬沙浓度相对较小,悬沙浓度变化主要集中在近口段,最大值约为1.5kg/m3。非恒定来水来沙条件下,河口附近均会形成东北-西南走向的冲淤带。跟其它潮流典型时刻相比,落急时刻的潮流速和水力挟沙力相对较大,冲淤范围也相对较大;具体来说:河流近口段的冲刷强度可达0.01m;距离河口4~7倍河宽处平均冲刷强度约为0.01m;距离河口2~4倍河宽处,均会形成淤积带,其平均淤积强度在0.02m以上,最大淤积强度可达0.06m。 研究结果可以为大沽河河口的防洪和岸滩保护等工作提供一定的参考依据。
大沽河口;径流;潮流;耦合作用;悬沙输移扩散;数值模拟
中国海洋大学
硕士
港口、海岸及近海工程
尹则高
2014
中文
TV148.5
107
2015-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）