波生流对不同类型落潮三角洲地形演变的影响

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落潮三角洲是砂质海岸潮汐汊道口外形成的沙质浅滩,是由于涨、落潮流进出潮汐通道时在出口处因水流扩散导致所携带的泥沙沉积而形成的三角洲。落潮三角洲是潮汐汊道动力地貌体系的组成部分,对于落潮三角洲的研究不仅开拓了潮汐汊道研究的新领域,而且对于航道整治、港口建设及海岸建设修复具有重要的意义。本文采用数值模拟计算的方法来研究波生流对不同类型落潮三角洲地形演变的影响。本文数值模拟计算所采用的模型主要有水动力模型、泥沙输移模型和地形演变模型,其中潮流作用和波生流主要通过水动力模型计算,输沙及通过泥沙输移模型计算,地形演变则采用地形演变模型计算。为保证数值模拟计算的准确性,水动力模型的验证采用数值解与实验数据和解析解对比的方法,泥沙输移模型的验证采用数值解与实验数据对比的方法。首先,本文以水东湾潟湖海岸落潮三角洲和湛江湾溺谷型海岸落潮三角洲作为数值模拟的对象,采用了考虑短波和加速度项的推移质输沙公式,通过数值模拟计算得到水东湾潟湖海岸地形在单独波生流作用下的地形演变结果,对水东湾区域的数值模拟计算表明新输沙公式整体上促进了潮汐通道两侧近岸的泥沙淤积。对两种输沙率分布情况的对比分析结果表明新推移质输沙率的加速度项和短波项具有促进西侧三角洲形成的作用,而水流项则促进了湾口东侧岬角处浅滩的形成。之后对与水东湾计算地形大小一致的湛江湾缩小地形进行数值模拟计算,表明不同地形对落潮三角洲地形演变的影响不同,具体体现在湛江湾东北侧浅滩对于波浪的侵蚀具有抑制作用。然后,本文选用湛江湾实际尺寸地形作为数值模拟对象,分别对潮流作用和波生流作用下湛江湾海域的流场分布及落潮三角洲的地形演变进行了数值模拟计算,流场的计算结果显示湛江湾的潮流流速大于波生流流速,且波浪在近岸区域发生破碎。由于地形分布的原因,湾口南北两侧落潮三角洲的生长发育趋势及幅度都不同,潮流作用更有利于促进湾口南侧的三角洲的形成,对于湾口北侧的三角洲发育作用不大。不同方向入射的波浪造成湾口南北两侧浅滩不同的冲淤变化,其中,EN和EEN方向来浪对于北侧的三角洲贡献较大,ES和ESS方向来浪更有利于促进湾口南侧落潮三角洲的形成。最后,本文通过收集实际测量的波浪数据模拟计算了湛江湾落潮三角洲的形成过程以及近期的演变过程,分析单一水动力在湛江湾落潮三角洲发育过程中的作用机理。其中潮流的作用主要是促进了湾口南侧的泥沙沉积,而波生流的作用主要是促进湾口两侧的泥沙沉积。对湛江湾近期落潮三角洲地形演变的模拟结果显示湛江湾东心滩近期受到冲刷,有向西南偏移的趋势,这与实测资料相符。
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