沙坝澙湖型潮汐汊道双向射流系统研究——以水东湾为例

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水东湾位于广东省西部电白县境内,为一大型沙坝围抱的半封闭澙湖湾。潮汐通道内、外侧出口岸线放宽,涨、落潮流皆具明显的射流特征。基于实测资料,及与历史资料的对比,运用数值模拟、GIS冲淤演变分析方法,论文分析了水东湾的动力沉积环境,地貌演变过程,揭示了这一沙坝澙湖型潮汐汊道系统独具特色的双向射流结构及其动力特征。 研究表明,潮汐通道涨、落潮射流以较高的雷诺数(107)表现为平面紊动射流。落潮射流体受东侧岸线束缚,发育不对称,西侧自由发展,东侧表现出附壁流性质。轴向流速由口向外以强线性形式衰减,横向流速近似符合高斯分布,断面流量同源点距的平方根成正比,断面动量沿程减小;而涨潮射流体在地形束缚下,附壁性质明显,传播过程逐渐演化为两级不连续分布的射流体系,涨急流速轴向呈弱线性衰减规律,横向流速符合准高斯分布。同时发现,湾内涡度的平面分布特征揭示了潮流进退的流路,即澙湖内涨、落潮流多由大洲岛南侧深槽经大洲岛与三洲岛间水域进出澙湖。 澙湖及通道内余流均指向口外。通道外余流则表现出中间落潮优势带与两侧涨潮优势带的复合结构。余流的分布与落急时刻涡度结构具有一致性的规律,即在口外两侧存在一对反向的环流结构,通道东侧发育微弱的逆时针环流,西侧发育强劲的顺时针环流。尖岗岭以西的博贺湾水域由于涨落潮流路的不同存在顺时针的环流。通道内具有高流速,高能量分布的特点,但由于侧边界与底边界的强烈摩擦作用,能量在通道内传播过程中发生明显衰减,损失能量达5.6×106W,反映在潮波特性上表现为,通道两端约35min的时滞,振幅减少了10cm。 水东湾的动力特征与其独特的地貌结构密切相关。澙湖内潮流流路受控于湾内的“Y”形深槽,涨潮射流衍生为两级射流体系,通道内潮流则被狭长的潮汐通道约束表现为往复流性质,通道外侧由于岸线放宽,潮流呈扇形分布,东槽西滩结构使落潮射流体呈现不对称形态。同时,射流体的结构随着近年来水东湾的地貌演变也发生了相应的变化,纳潮面积减小,通道深槽浚深,沙坝侵蚀后退,三种地貌变化的共同作用使涨潮射流有增强趋势,落潮射流则呈减弱趋势。
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