填海造地对人类社会的发展意义重大,它是沿海地区缓解土地供求矛盾、扩大社会生存和发展空间的有效手段,具有巨大的社会和经济效益。但是,填海造地会对海岸附近的水动力条件、泥沙运动规律甚至生态环境造成影响。近年来,填海工程造成的区域泥沙运动特征的改变以及对港口、航道的影响愈来愈受到广泛的关注,泥沙淤积带来的问题尤其重视。因此,合理开发、综合利用海岸资源,填海优化岸线的确定显得非常重要。 按照湛江湾岸线与港区规划,宝满港区及临海工业村岸线水陆域宽阔,地质及水深条件较好,海岸稳定,集疏运条件好,现正规划填海造地成为湛江港发展现代物流业、建设大型集装箱码头的良好区域。 本文首先利用对活动边界处理已较为成熟的二维全流水动力学模型,通过数值模拟分别得到工程前、方案(一)和方案(二)的大潮期涨急、高潮、落急、低潮流场,对比分析两种填海岸线方案对湛江湾水动力条件的影响,指出水动力条件下两种填海方案的优劣。其次,利用已求得的水动力场,建立泥沙数学模型(应用窦国仁水流挟沙力计算公式时引入Shields泥沙起动条件),通过数值模拟分别得到工程前、方案(一)和方案(二)的海床泥沙冲淤分布,对比分析填海前后海湾泥沙冲淤分布规律及其对港口航道的影响,指出两种填海岸线方案的优劣。最后,综合评判该填海工程对港湾自然环境的干预程度及港池的淤积强度,提出优化的填海工程岸线。 模型中水动力方程和泥沙扩散方程均采用幂函数方案的有限体积法离散。有限体积法是用积分求解微分方程的方法,其基本思想是将计算区域划分成若干个互不重叠的控制体,模型方程在每个控制体上进行积分,从而可得到一组离散方程。离散方程为隐式方程,使用矩形交错网格,用SIMPLER算法求解。