海湾潮流与地形演变计算模拟研究

论文摘要

海湾处于陆地与海洋之间的纽带部位,开发环境优越,具有重要的经济、战略价值,认识和了解海湾地貌演变规律以及海湾内水动力因素对海湾的利用保护具有重要意义。本文利用数值计算模型,包括水动力模型、泥沙输运模型和地形演变模型,对不同长度海湾的地形平衡剖面形态进行研究。本文首先介绍了计算模型以及相应的差分方法和计算流程。为保证计算模型的正确性,在不同长度海湾内潮波空间特征的分析中验证了水动力模块,并研究有摩擦和无摩擦情况下的潮波特征。为研究不同坡度初始地形对海湾平衡剖面的影响,利用数值模型模拟了不同坡度初始地形的矩形、收缩型和扩张型短海湾的水底剖面。通过水底平衡剖面与短海湾理论平衡剖面对比,验证了地形演变模块;通过水底平衡时的泥沙浓度与短海湾平衡剖面的理论浓度对比,验证了泥沙输移模型;通过对比不同坡度初始地形的海湾平衡剖面,分析了海湾初始地形坡度对海湾水底平衡剖面的影响,结果表明,不同坡度初始地形对应的海湾水底平衡剖面并不相同,但是剖面类型(斜坡型、下凹型和上凸型)保持不变。为研究长海湾水底平衡剖面的形态,利用数值模型模拟了矩形、收缩型和扩张型长海湾的水底平衡剖面。与短海湾水底平衡剖面形态相比,分析了长海湾水底平衡剖面形态的变化。在此基础上,进一步讨论了不同输沙方式对海湾水底平衡剖面的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 本文主要工作
• 2 潮流与地形演化耦合计算模型
•   2.1 水动力计算模型
•     2.1.1 基本方程
•     2.1.2 水动力模型的数值格式
•     2.1.3 边界条件的设置
•   2.2 泥沙输移计算模型
•     2.2.1 悬移质泥沙输移方程以及数值离散
•     2.2.2 边界条件的设置
•     2.2.3 推移质输沙率方程
•   2.3 地形演变计算模型
•     2.3.1 地形演变基本方程
•     2.3.2 地形演变方程的数值离散
•   2.4 本章小结
• 3 潮流计算结果与解析解对比
•   3.1 短海湾潮流
•     3.1.1 控制方程
•     3.1.2 常水深无摩擦情况
•     3.1.3 常水深有摩擦情况
•     3.1.4 变水深无摩擦情况
•     3.1.5 变水深有摩擦情况
•   3.2 长海湾潮流
•     3.2.1 常水深无摩擦情况
•     3.2.2 常水深有摩擦情况
•     3.2.3 变水深无摩擦情况
•     3.2.4 变水深有摩擦情况
•   3.3 本章小结
• 4 短海湾水底平衡剖面
•   4.1 矩形海湾
•   4.2 收缩型海湾
•   4.3 扩张型海湾
•   4.4 本章小结
• 5 初始为长海湾的海湾水底平衡剖面
•   5.1 矩形海湾
•     5.1.1 长度为1/4 潮波波长的海湾
•     5.1.2 长度为1/2 潮波波长的海湾
•   5.2 收缩型海湾
•     5.2.1 长度为1/4 潮波波长的海湾
•     5.2.2 长度为1/2 潮波波长的海湾
•   5.3 扩张型海湾
•     5.3.1 长度为1/4 潮波波长的海湾
•     5.3.2 长度为1/2 潮波波长的海湾
•   5.4 本章小结
• 6 不同输沙方式对海湾平衡剖面的影响
•   6.1 仅考虑推移质作用的情况
•   6.2 同时考虑推移质和悬移质的情况
•   6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 常水深海湾潮流线性控制方程的求解
• 附录B 海湾水底平衡剖面理论解
• 附录C 变水深情况收缩和扩张型短海湾水位和速度推导
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张庆民

导师: 邹志利

关键词: 海湾,水动力特征,悬移质,平衡剖面,数值模拟

来源: 大连理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 自然地理学和测绘学,海洋学,海洋学

单位: 大连理工大学

分类号: P731.2;P737

DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.001554

总页数: 111

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