大型海堤对雅加达海湾水动力特性影响的数值模拟

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在雅加达湾建造巨型海墙(GSW)已被列入国家资本沿海综合发展的总体规划中。建造海墙旨在提供一个使雅加达免受洪水侵袭的解决办法,同时可处理一系列的环境问题,但建造海墙将会显著改变雅加达湾水域的水动力特性。本文意在通过数值模拟的方法研究建造海堤对雅加达湾造成的影响。  本文采用高精度、非结构的网格来拟合复杂的岸线、岛屿、河流与海堤。数值模型中使用的水深数据来自雅加达湾的海图与实测数据。模型的外海开边界采用8个分潮作为潮位驱动,同时考虑了河流径流与风场的影响。此外,通过两个观测站的实测数据对模型结果进行了验证,计算得到模型的skill值大于0.86,表明水位与流速的模拟结果均与实测数据吻合良好。主要研究成果总结如下:  第一,海堤建造与土地开垦以后,在模型二打开闸门的情形下,会使得水库内的最大潮差由0.72米增加至0.78米,水库外的最大潮差由0.74增加至0.79米。在模型三封闭闸门的情形下,由于河流的排放,水库内的水位会显著上升,将达到1.56米。模拟结果表明,目前雅加达湾水域为东西纬向环流占主导,湾东部的流速大约0.18米/秒,湾中间流速约0.12米/秒,在近岸区域为0.06米/秒。  第二,建造海堤后,闸门打开可能会导致闸门入口处出现流速很大的现象。西侧闸门处最大流速会达到0.56米/秒,东侧闸门处流速峰值达到0.48米/秒。根据模式模拟结果可以预测,海堤侧面可能出现沿岸流,流速可能达到0.23米/秒。表层余流为至东向西流动,与风向相同。在模型一现有地形情形下,表层处最大的余流流速出现在湾的中心,最大流速为0.05米/秒。在模型二打开闸门的情形下,西侧闸门处的余流增大至0.08米/秒,水库内余流流速从0.01米/秒-0.03米/秒不等。  第三,模型结果表明,雅加达湾中心的盐度在表层和底层分别为30-30.5PSU和31-31.5PSU。海堤建造后,在模型二打开闸门的情形下,水库内表层盐度会减少至2.5-5.4PSU,底层盐度会减少至1.5-4.6PSU。在模型三封闭闸门的情形下,水库内表层与底层的盐度分别会减少0.31PSU/天和0.19PSU/天。  本文初次尝试了定量评估建造巨型海堤会对雅加达湾的潮位、潮流、盐度产生的影响,为以后工程的进行提供了基础,并且为工程后可能由GSW引起的水质和其他相关问题提供有用的信息。
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