海岸带填海造陆工程水沙模拟研究

• 作 者: 张笑
• 出 处: 哈尔滨工程大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 填海造陆 人工岛 水动力 泥沙 沿岸输沙 数学模型

近年来在沿海发达地区,土地、岸线资源愈发紧张,为了寻找新的岸线和土地资源,填海造地呈现加快的趋势。沿岸围垦工程势必会对生态环境造成影响,因此海岛资源的开发以及人工岛工程的建设必然会成为未来发展的主要趋势。但同时人工岛的建设会带来新的人工岸线,改变海底地形,势必会导致周边海区水动力环境和海床冲淤发生变化,进而对自身造成影响。因此在人工岛的建设过程中,必须考虑人工岛的建设对周边海域水动力环境造成的影响,这对于减小人工岛的建设对海洋环境的破坏十分重要。本文对海岸带填海造陆工程对附近海区水沙环境的影响进行了研究。首先通过国内外相关文献的查阅,系统总结了海岸带填海造陆工程水动力泥沙数值模拟的研究方法。然后以秦皇岛市旅游休闲人工岛工程为依托,运用数学模型的方法,对秦皇岛地区填海造陆过程中的水沙问题进行了全面的研究和分析,并对其对周围海区水沙环境的影响进行了论证,为填海造陆工程的规划设计提供一些建议和参考。主要内容包括以下几个方面:(1)对与本工程相关的自然条件(包括气象、潮流、波浪、泥沙环境等)以及岸滩演变情况进行了分析,得到人工岛工程自然条件下的水动力特征,为数学模型的建立研究奠定基础。(2)秦皇岛海域整体潮差较小,流速较小,本文构建了基于三角形网格的大、小范围嵌套的潮流数学模型,成功模拟出无潮点附近的秦皇岛海域复杂的潮流场。(3)通过对工程海域实测资料以及与工程海域底质环境类似的水槽实测资料的分析,拟合出挟沙力公式,为泥沙数学模型的建立提供重要的参数。(4)针对秦皇岛海域的特点,建立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、沿岸输沙数学模型,对本海域自然状态下的水动力泥沙相关特征进行分析。(5)从流态、流速、流向以及对周边水域的影响几个角度对工程方案实施后工程海域及附近海域潮流场特征进行分析。(6)对工程实施后的泥沙场进行模拟,并对冲淤演变进行计算和分析。(7)对工程实施后工程区附近岸滩的沿岸输沙情况进行分析。(8)从流场和冲淤两个方面将数值模拟计算结果与物理模型试验结果进行对比分析。本文研究不仅为秦皇岛人工岛工程提供参考依据,还可以推广应用于与本文研究海域具有相似水动力环境的人工岛建设工程,具有一定的普遍性。