海阳中心渔港工程附近海域水动力及泥沙冲淤数值模拟

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渔港的建设涉及到护岸建设、场地回填以及港池疏浚等环节,将会导致海岸线以及水深的变化,从而使得工程附近的水动力条件发生变化,流速、流向等因素的改变又会对污染物质输移以及泥沙淤积产生影响。由于工程一旦建成,这些影响便不可恢复,属于不可逆的影响。因此,工程施工前选择合理的设计方案显得尤为重要,合理的工程设计方案要求对海洋环境的影响要小。本文通过对海阳中心渔港工程附近海域水动力及泥沙冲淤的数值模拟研究,并通过分析数值模拟结果,得出合理最优的方案,为海阳中心渔港工程的建设提供科学指导。海岸地区一般水深较浅,潮流运动的水平尺度远大于垂直尺度,流速等水力学参数沿垂直方向的变化较水平方向的变化要小得多。因此,可以采用沿水深积分的平面二维水动力和泥沙输运模型来进行数值模拟。MIKE21是丹麦水力研究所(简称DHI)开发的系列水动力学软件之一,属于平面二维自由表面流模型。MIKE21软件自1993年研发以来,在国内外得到了广泛的应用,解决了大量地工程问题,为工程的建设提供了理论上的指导。本文基于MIKE21软件,建立了工程海域二维水动力模型以及泥沙输运模型,研究海阳中心渔港工程建设对附近海域水动力和泥沙冲淤的影响,选出较优方案,为海阳中心渔港的建设提供理论上的指导。主要的工作内容和结论如下:1、本文通过对丁字河口、千里岩、古龙嘴与岸线围成的海域水深、地形资料的搜集,利用MIKE21软件,建立了二维水动力模型。并通过一些实测的数据对该模型的一些特征点进行了潮位、流速以及流向的验证。验证结果表明,该模型是可靠的,适用于实际工程项目中,还对工程区域大范围海域的流场特征进行了简要的分析。2、在建立的水动力模型验证正确的基础上,利用MIKE21软件分别建立了海阳中心渔港两种方案建设后的二维水动力模型,并数值模拟了工程建设对工程附近海域水动力的影响。利用数值模拟结果,进行水动力变化的影响分析。对两种方案建设后对水动力场的影响进行了定量分析,通过对15个代表点的流速分析,表明方案1建设后流速的变化小于方案2建设后的流速差值变化,即方案1建设后对周围流场的影响小于方案2。3、在水动力场的基础上,耦合了泥沙输运模型。数值模拟了波流耦合作用下全年和强浪风向SE(15m/s)大风作用24h后下,工程前和两种方案建设后海底的地形冲淤情况。两种工程方案分别建设后,对海阳港和冷家庄之间的外海海域海底地形变化影响均较小,不同方案建设后泥沙冲淤对海底地形变化影响的区别主要体现在工程附近区域。4、无论是波流耦合作用下全年的冲淤趋势还是SE(15m/s)大风作用24h后的冲淤趋势,两种方案建设后港池内都有不同程度的淤积,但不会对通航造成影响;两种建设方案的差别主要体现在对拟建码头和岸线之间水道的冲刷作用加强,以及疏港路桥梁下水道冲刷程度的不同。根据冲淤数值模拟预测结果分析不同建设方案对工程附近疏港路稳定性的影响,方案1由于建立了东、西防波堤,使得疏港路附近的冲刷程度减小,能很好地保护疏港路的稳定。因此,通过泥沙输运模型的计算结果分析得出,方案1优于方案2。5、结合水动力场和泥沙冲淤数值模拟预测结果,通过对比分析,可以得出方案1优于方案2。本文在水动力和泥沙冲淤数值模拟的基础上,选出了较优的方案,为海阳中心渔港的规划设计提供了决策的科学参考。
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