近岸海域环境数学模型研究及其在胶州湾的应用

近岸海域环境数学模型研究及其在胶州湾的应用作者：张学庆学位授予单位：中国海洋大学相似文献(1条)1.学位论文李为华典型三角洲岸滩和河口床沙粗化机理及动力地貌响应研究2008本文利用长江口南港河段以及黄河三角洲飞雁滩海域多年野外现场实测资料,对河口河床及三角洲岸滩的物源型床沙粗化和侵蚀型床沙粗化机理及相应的动力地貌响应特征进行了分析。在此基础上利用水槽试验对南港、飞雁滩、孤东海域原状沙进行粗化发育水槽试验。探讨了三角洲岸滩及河口河床沙粗化的动力机制,并从泥沙运动力学角度建立了三角洲岸滩及河口床沙粗化概化预报模型。此外,基于上述研究成果,构建了风暴潮作用下三角洲岸滩及河口动床水动力泥沙数学模型,从定量角度探讨了风暴潮作用下黄河三角洲飞雁滩海域床沙粗化过程及其动力地貌响应。主要研究成果和结论如下：(1)物源型与侵蚀型床沙粗化现象沉积学特征与动力机理各有不同：其中,物源型床沙粗化现象与河道内清水冲刷粗化现象不同,其特点表现为床沙中沙质粗颗粒组分增多但分选性变幅不大甚至变差；在粗化发生区域并不存在显著的床面侵蚀现象。且随着粗化过程的发展,当颗粒较粗的沙质组分增多至一定程度且水动力条件适当时,床面形态将过渡至沙波形态,从而产生沙波微地貌发育域向下游拓展的趋势；物源型床沙粗化现象发生的动力沉积机理主要表现为推移质泥沙补给来源的粒度组成明显粗于粗化区域床沙,且推移质泥沙补给来源区发生床面侵蚀。床沙粗化发生区域的水流挟沙能力强并存在一定强度的推移质输沙。就侵蚀型床沙粗化的强度和速率而言,有海堤防护的岸滩区域大于开敞潮滩区域,位于浅水区的岸滩区域大于深水区的岸滩区域。而且受水动力作用强度、时间由岸向海逐渐减弱影响；侵蚀型床沙粗化现象是由近岸向海逐步发展的,近岸区域在高频、高能的波浪作用下将首先完成床沙粗化过程。波浪作用的频率、强度在岸滩横向上向海衰减的趋势决定了床沙粗化强度由陆向海亦呈递减趋势。(2)原型沙床沙粗化水槽试验结果表明：对于南港外高桥河段、孤东近岸海域、飞雁滩高潮滩床沙,张瑞谨起动流速公式、刘家驹起动波高公式在上述三个区域具有良好的精度。且三角洲岸滩及河口细颗粒床沙粗化层形成的水力条件与河道内粗化层的发育条件显著不同,前者主要依靠翻滚沙波冲走较细颗粒泥沙从而增大床面阻力来完成,其完成的标志为沙波波高厚度内的床沙粒度组成趋于均一,且床面沙波尺度趋于稳定并以一定速度向前推移,即床面推移质输沙率并不为零；而河口海岸区域细颗粒床沙粗化层发生完全破坏时的水力条件与床沙发生普遍动时的临界起动水力条件相似,并可以基于普遍动标准的窦国仁起动流速公式表达。此外,水槽试验结果亦显示：细颗粒床沙粗化后中值粒径的增大幅度与沙粒雷诺数明显呈负相关关系：床沙粗化后的冲刷深度明显与床沙初始粒度呈对数负相关关系,初始床沙颗粒越细,相应引起的冲刷深度就越大；且细颗粒床沙粗化过程中的沙波波高可基于张瑞谨经验公式预测。(3)在当前床沙空间配置条件下,飞雁滩海域潮流作用对床沙粗化过程的贡献有限,波浪作用则是床沙粗化的最主要驱动力。风暴潮过程中,飞雁滩海域涨落潮流增幅较大区域与天文潮所致大流速区相一致,即天文潮流越大,相应风暴潮所致流速增幅亦愈大,但近岸流速增幅与水深关系不大。反映到岸滩剖面变化上,飞雁滩近岸海域整体处于侵蚀状态,其中侵蚀强度最大区域与-5m、-12m等深线包络区域相一致,至近岸和深水区侵蚀强度均有所减小；风暴潮结束后,飞雁滩近岸海域床面冲淤形势表现出条带状分布规律,且淤积强度相对较大区域集中于飞雁滩东北侧深水海域,表明在当前床沙配置条件下,飞雁滩近岸2～5m水深范围内的水下岸坡已达稳定状态,抗冲刷能力较强。在高能风暴潮过程中,飞雁滩海域床沙粗化强度与水动力强度空间分布相一致。西侧海域床沙粗化程度强于中、东部海域,5～15m水深区间为粗化显著区域,床沙粗化层发育的下限为-18m。(4)本文第四章所构建的细颗粒床沙粗化分步预报模式,物理概念清晰,可以较好的表达三角洲岸滩及河口区域细颗粒泥沙清水冲刷粗化过程,但相应粘性细颗粒组分起动概率的定量表达精度有待于进一步提高：第五章所构建三角洲岸滩及河口动床水动力泥沙数学模型可以较为合理地反映渤海湾实际流场和悬沙场的变化特征,可以应用于后续实际工程和研究的预报模拟。本文链接：授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：48a601fd-c9a2-41bc-b6ef-9e1e011be7b6下载时间：2010年10月29日