波生流对潟湖海岸地形演变影响的研究

论文摘要

潟湖海岸是沉积性海岸的重要组成部分,其形成和演变与近海水动力的作用密不可分。作为近海水动力的主要组成部分,波生流对潟湖海岸地貌的形成和演变有重要的影响,研究波生流对潟湖海岸地形演变的影响对航道开发、清淤和海岸工程建设具有重要现实意义。本文利用数值模拟的方法来探究波生流对潟湖海岸地形地貌演变的影响。本文所采用的数值模型由水动力模型、泥沙输移模型和地形演变模型三部分耦合而成,其中水动力模型同时考虑了潮流和波生流的作用,并给出了相应的差分格式及离散方法。为确保数值模型的准确有效,本文采用与实验测验数据对比的方法验证水动力模型,并采用与理论解对比的方法来验证泥沙输移模型。本文以典型的潟湖海岸—水东湾潟湖海岸为数值模拟对象,分别对其在单独潮流、单独余流、单独波生流、波生流与潮流耦合、波生流与余流耦合下的流场和地形演变过程进行模拟,对流场的模拟表明水东湾的流场以潮流占优,余流特征较为显著,波浪在潟湖外侧已破碎,对潟湖内流场影响较小。受到地形的影响,潮汐通道东西两侧三角洲的发育出现明显的不对称性,单独潮流对西侧三角洲的形成贡献较大,不同方向来浪引起潮汐通道两侧出现不同的冲淤,其中SSW向来浪对东三角洲的形成贡献较大,SSE向来浪对西三角洲贡献较大。SSE向来浪所形成的波生流和潮流共同作用时,地形演变规律同时具有潮流和波生流单独作用时的特征,波生流和余流共同作用时,地形演变具有明显的余流作用特征。最后,本文采用测波站的测波数据对水东湾落潮三角洲的形成和近期演变过程进行了模拟,分析了波生流和潮流在落潮三角洲形成过程中的贡献,其中潮流贡献主要为其带来泥沙在湾口沉积,波生流的贡献主要体现在其沿岸输沙导致泥沙在潮汐通道两侧沉积。采用Sousbly和悬移质输沙加权的输沙模式对水东湾近期地形演变结果进行模拟,模拟结果能较好的与水东湾近期三角洲冲刷这一情况相符,通过分析波生流和潮流的作用,落潮三角洲浅水海域的冲刷与水东湾近期潮流作用减弱、波浪作用相对增强相关。

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
•     1.2.1 波流相互作用及波流耦合模型研究进展
•     1.2.2 近岸输沙研究进展
•     1.2.3 地形演变研究进展
•     1.2.4 水东湾相关研究进展
•   1.3 本文主要工作
• 2 波生流、潮流和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 水流计算模型的数值离散
•     2.1.3 波浪方程的数值离散
•     2.1.4 边界条件
•   2.2 泥沙输移计算模型
•     2.2.1 Sousbly输沙公式
•     2.2.2 Hansen全沙输沙公式
•     2.2.3 悬移质输沙方程
•   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 计算模型验证
•   3.1 水动力计算模型验证
•     3.1.1 潮流验证
•     3.1.2 波生流验证
•   3.2 泥沙输移模型验证
•   3.3 本章小结
• 4 水东湾概况
•   4.1 地理位置
•   4.2 地形地貌
•   4.3 气候水文
•     4.3.1 气候特征
•     4.3.2 波浪特征
•     4.3.3 潮汐特征
•     4.3.4 径流特征
•     4.3.5 泥沙特征
•   4.4 本章小结
• 5 单独潮流对地形演变的影响
•   5.1 计算模型设置
•   5.2 潮流对地形演变的影响
•   5.3 余流场对地形演变的影响
•   5.4 本章小结
• 6 单独波生流对地形演变的影响
•   6.1 计算模型设置
•   6.2 波浪场模拟结果
•   6.3 波浪入射方向对流场的影响
•   6.4 波浪入射方向对地形演变的影响
•   6.5 潮汐通道对地形演变的影响
•   6.6 本章小结
• 7 潮流和波生流共同作用对地形演变的影响
•   7.1 计算模型设置
•   7.2 波生流和潮流共同作用对水东湾地形演变的影响
•   7.3 波生流和余流共同作用对地形演变的影响
•   7.4 本章小结
• 8 实际地形演变数值模拟
•   8.1 计算模型设置
•   8.2 落潮三角洲发育过程模拟
•   8.3 落潮三角洲近期演变模拟
•   8.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 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: 刘意达

导师: 邹志利

关键词: 波生流,潟湖海岸,数值模拟,地貌演变

来源: 大连理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地球物理学,水利水电工程

单位: 大连理工大学

分类号: TV148

DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.003117

总页数: 92

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