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近岸横流对深水航道演变的影响分析
| 论文题名： | 近岸横流对深水航道演变的影响分析 |
| 关键词： | 深水航道;近岸横流;动态演变;数值模拟 |
| 摘要： | 潮流在近岸水域受到地形的影响，多为平行于岸线或等深线的往复流。海港码头的航道在近岸地区多与水流存在交角，有时交角甚至达到90°，横流作用明显，海港深水码头航道附近的泥沙输运过程尤为复杂。本文采用数值模拟、理论模型和多元线性回归的方法对连云港近岸水域细颗粒泥沙沉降特性、横流作用下的深水航道回淤量和航道轴线的演变展开研究。主要研究成果包括： （1）将推移质和悬移质运动引起的一维底变形方程分别在潮周期内平均并略去较小量，分析新底变形方程得到横流作用下航道轴线的偏移速率及航道断面变化的规律。采用高斯分布函数描述航道断面，根据一维对流扩散方程的理论解，得到航道断面在横流作用下随时间变化的定量描述。并将新方法运用到了连云港30万级深水航道和琼州海峡海安航道轴线与断面在近岸横流作用下演变规律的研究中，得到自然条件下连云港航道轴线每年偏移5m左右。 （2）采用速度梯度均方根值G描述水流的紊动强弱，利用紊动动能耗散项与流速梯度的关系以及流速对数率规律给出了G与摩阻流速和垂线平均流速的关系，利用新关系计算了海州湾近岸水域的水流紊动强弱和变化规律。 （3）对连云港深水航道和灌河口之间3个测站的泥沙浓度和沉降特性展开分析。连云港外海泥沙浓度较低，平均浓度呈现从近岸至外海递减趋势。采用流速对数率和Rouse函数分别计算了海州湾近岸水域水流不同时刻的摩阻流速和沉降速度。 （4）研究发现海州湾近岸水域中，当0.2g/Llt;水体泥沙浓度lt;0.7g/L时，随着悬沙浓度的增加，泥沙的沉降速度有所增大；当泥沙浓度gt;0.7g/L时，随着浓度的增加，沉降速度减小（受阻沉降）；在浓度较低的外海随着紊动强度G的增加，沉降速度也有所增加。 （5）建立了新的泥沙沉降速度计算公式，新公式不仅仅考虑了与浓度的关系，还计入了紊动强度G，新公式计算的沉降速度与实测值的相关性大大提高了。 （6）建立了平面二维水沙数学模型，并对海州湾近岸水域的潮流和泥沙运动过程进行了数值模拟，并对横流作用明显的30万吨级深水航道回淤进行了预测。计算结果能够较为准确地反映海州湾近岸水域的潮流和泥沙运动规律。 |
| 作者： | 丛新 |
| 专业： | 海洋科学 |
| 导师： | 田安国;朱文谨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏海洋大学 |
| 学位年度： | 2018 |
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