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多岛屿海域的水沙模拟研究

作　者: 温春鹏
导　师: 花健灵
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 岛屿水动力泥沙数学模型物理模型
分类号: TV148
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

海岸、河口是海洋与陆地之间交界的复杂地带，往往拥有大量的岛屿；近岸地区人口数量较多、经济发达、海洋资源丰富。为充分利用这些海洋资源，必须要深入的了解该地区的环境水动力条件，并细致的研究海岸工程对水流、波浪以及泥沙输移的影响。本文以多岛屿、岸线复杂的石浦港海域为研究对象，通过自然条件和岸滩演变分析、数学模型和物理模型相结合的手段对石浦港航道工程水沙问题进行了研究，主要内容包括以下几个方面：（1）依据工程海域水流、波浪、泥沙、地形、底质等资料，分析石浦港自然条件下的水动力条件和地貌特征。（2）针对多岛屿海域的特点，建立了基于不规则三角形网格的二维潮流数学模型、波浪数学模型、泥沙运动数学模型，研究了本海域自然状态下潮流泥沙特征。（3）从流态、潮位、流速、流向、流量以及分流比和对周边水域的影响几个方面详细分析了工程方案实施后石浦港进港航道附近海域潮流场特征。（4）研究了工程方案后正常年份和莫拉克台风过程条件下航道回淤强度。（5）针对多岛屿海域的特点建立了物理模型，通过潮流泥沙物理模型试验，研究了工程方案实施前后，工程附近海域的流场变化、泥沙场变化以及航道泥沙淤积情况。本文研究不仅为石浦港航道实际工程提供参考依据，还可以推广至具有相似水动力环境的海域，具有一定的普遍性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-18
  1.1 研究目的及意义  9
  1.2 海岸河口水动力及泥沙运动模拟研究现状  9-17
    1.2.1 模拟研究的方法  9-15
    1.2.2 多岛屿水域水沙研究模拟现状  15-17
  1.3 本文研究的主要内容  17-18
第2章石浦港的自然条件及其分析  18-26
  2.1 位置特点及工程方案介绍  18-19
  2.2 动力条件  19-21
    2.2.1 风  19-20
    2.2.2 波浪  20
    2.2.3 潮汐  20
    2.2.4 潮流  20-21
  2.3 泥沙状况  21-25
    2.3.1 含沙量  21-22
    2.3.2 悬沙及底沙  22
    2.3.3 泥沙来源  22
    2.3.4 海床冲淤分析  22-24
    2.3.5 泥沙淤积原因分析  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章石浦港的波浪潮流泥沙数值模拟  26-40
  3.1 潮流数学模型  26-32
    3.1.1 模型的控制方程  26-27
    3.1.2 定解条件  27-28
    3.1.3 模型的建立与网格划分  28-29
    3.1.4 模型验证  29-32
  3.2 波浪数学模型  32-34
    3.2.1 模型的控制方程  32-33
    3.2.2 年均波浪场的模拟  33-34
    3.2.3 台风过程波浪场的模拟  34
  3.3 泥沙数学模型  34-39
    3.3.1 模型的控制方程  34-35
    3.3.2 参数的选取  35-36
    3.3.3 模型验证  36-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章潮流泥沙数值模拟计算结果分析  40-61
  4.1 潮流模拟结果及分析  41-54
    4.1.1 工程前潮流运动规律  41-45
    4.1.2 工程后潮流运动分析  45-54
  4.2 泥沙模拟结果及分析  54-60
    4.2.1 含沙量分布情况  54-56
    4.2.2 航道年淤积情况  56-57
    4.2.3 航道大风天骤淤情况  57-58
    4.2.4 经验公式计算航道淤积  58-60
  4.3 本章小结  60-61
第5章石浦港的物理模型试验研究  61-78
  5.1 模型设计及验证  61-69
    5.1.1 模型的设计  61-63
    5.1.2 模型的验证  63-69
  5.2 潮流模型试验  69-76
    5.2.1 工程方案实施前后流态变化  69-74
    5.2.2 工程方案实施前后流速变化  74
    5.2.3 工程方案实施前后潮位变化  74-75
    5.2.4 工程方案实施前后潮量变化  75-76
  5.3 泥沙模型试验  76-77
  5.4 本章小结  77-78
第6章数值模拟计算与物理模型实验结果对比  78-80
  6.1 航道及炸礁点处流速对比  78
  6.2 航道淤积的对比  78
  6.3 本章小结  78-80
结论  80-82
参考文献  82-87
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  87-88
致谢  88

多岛屿海域的水沙模拟研究

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