河口余流场的数值模拟研究

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1、河口余流场的数值模拟研究NumericalSimulationofResidualCurrentinEstuary领域：水利工程作者姓名：张晓宁指导教师：张金凤教授企业导师：严冰天津大学建筑工程学院二零一七年五月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了

2、谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要长江素有“黄金水道”之称，是中国第一大河。如今，长江口在三期工程以后逐渐呈现时空分布高度集中、航道淤积变大的问

3、题。因此，研究长江口水动力、盐度、泥沙等的变化规律，对于深入认识长江河口水沙运动有十分重要的意义。余流是海流中除去纯潮流后所剩余的部分，水体中携带的盐度及泥沙颗粒将随水质点的非周期性运动产生迁移，因此余流对于沉积物的长期输运起着决定性的作用。本文基于FVCOM三维水动力、盐度、泥沙数学模型建立了五个理想算例及长江口深水航道工程海域的实际算例，对不同条件下的余流结构及余流与沉积物运动之间的关系进行了研究。本文的具体研究内容和主要结论如下：（1）设置五个不同的理想算例分析余流场、盐度场及泥沙淤积特性分析，得到如下结论：若

4、无地形或构筑物的阻挡，潮流余流流向基本一致，表层余流流速比底层余流流速大。平行于余流流向的堤坝不会对余流结构产生明显影响，垂直于余流流向设置的堤坝会使余流结构发生明显变化。喇叭形堤坝的设置对余流结构也有明显的影响，在反向喇叭形堤坝的影响下，航道内余流流速变化趋势也呈现相反趋势。北航道附近产生的地形变化对南航道的余流分布特征影响不大。（2）长江口北槽中余流结构较为复杂，北槽附近的余流分布特性与理想算例中设置丁坝和导堤的算例模拟的余流分布特性类似。丁坝的修建导致潮流流经丁坝之间时截面面积变小，余流流速变大，并且在坝田形成

5、了明显环流。（3）由长江口盐度场的平面分布可知，南支冲淡水范围比北支范围广，南港北槽中丁坝之间冲淡水范围达到最大。对比余流场和盐度场的平面分布特征，余流流速较大的区域冲淡水范围广，余流流速较小的区域盐水入侵范围广，余流分布与盐度场分布具有一定相关性。（4）综合分析泥沙淤积分布与余流分布可以发现，表层指向底层的垂向余流流速明显增加和水平向流速明显减小的区域，泥沙淤积厚度会有显著增加。而泥沙冲刷加剧的区域余流的垂向分量减小，水平分量增加。余流结构变化与泥沙淤积变化有一定的相关性。关键词：余流、盐度、泥沙淤积、长江口、FV

6、COMI万方数据ABSTRACTTheYangtzeRiveristhebiggestriverinChina,andhasthefunctionof"goldenchannel".Now,thelargesiltationquantitywithstrongsiltationatthespecificchannelpositionisgraduallybecomingoneofseriousproblems.Therefore,theresearchofthehydrodynamic,salinitydistrib

7、utionandsedimenttransportplaysanimportantroleintheunderstandingthesiltationprocessesoftheYangtzeestuary.Residualcurrentsareresidualpartsafterthecurrentfilteroutthecyclicalparts,thesalinityandsedimentparticlescarriedinwaterwillmovealongwiththeresidualcurrent,sot

8、heresidualcurrentplaysadominateroleinthelong-termsedimenttransport.BasedonFVCOMthree-dimensionalhydrodynamic,salinityandsedimentnumericalmodel,fiveidealnumericalexperimentsa