二维有限元潮流数学模型及其应用

采用有限元Galerkin加权余量法对二维潮流控制方程进行求解,建立了二维有限元潮流数学模型,并将模型运用于计算区域较小、边界较为复杂的海安湾。对海安湾潮流数值模拟的结果如下:计算水位和流速的大小及过程均与实测情况极为吻合,流场的趋势也与以往研究较为一致。新模型能采用不同形式的非结构网格,对于边界和地形变化复杂的工程区域有较强的适应性。研究成果说明,对于计算区域较小且陆域边界变化复杂的工程问题,采用有限元方法离散潮流方程能提高计算精度。     

长江感潮河段平面二维潮流数值模拟

基于正交曲线网格下的有限体积法,建立河口潮汐的水深平均二维模型,运用Simple算法求解河口潮汐的二维浅水方程。以长江下游江阴水道为计算实例,用"露滩冻结"动边界技术处理方法模拟江阴水道二维潮流场,较好地解决了边滩、浅滩边界随水位的变动问题。实例和验证结果表明:计算的潮位和潮流过程与实测过程吻合较好,计算的流场合理。对计算结果的前后可视化处理,采用AutoCAD的DXF数据接口生成流场和网格图,以便更好地进行直观分析。     

洋山深水港北侧围垦工程潮流泥沙数值模拟研究*

为进一步完善洋山深水港的各项配套功能,港区北侧将通过围垦工程建设具有综合服务功能的物流园区。围垦工程将引起小洋山岛周围海域潮流及泥沙运动发生变化。为解决开发建设的一系列潮流泥沙技术难题,在充分掌握海域潮流泥沙运动特性的基础上,采用Mike21中的FM三角形网格和动边界技术建立平面二维潮流数学模型,模拟研究规划方案建设引起的潮流场变化,计算分析各围垦规划方案引起的潮流变化及泥沙冲淤幅度,论证规划方案的可行性。     

温州港深水航道三维潮流数值模拟

根据实测资料对温州港大小门岛港区深水航道海区的三维潮流特征进行了分析.针对工程海区岸线不规则、地形复杂、岛屿众多、存在动边界等特点,使用垂向σ坐标变换技术,建立了基于不规则三角形网格的三维潮流数学模型,提出了三角形网格三维潮流数学模型处理动边界的方法.使用现场资料对模型进行了验证,潮位、不同水层的流速和流向均与实测资料吻合良好.在模型验证的基础上,对温州港深水航道工程实施后的三维流场进行了模拟,对表、中、底层流速流向的变化进行了分析,时航道表层最大横流进行了计算.建立的三维模型非常适合于复杂河口海岸地区的三维潮流场模拟.     

广西铁山港区潮流泥沙数值模拟

铁山湾海域将建设数十个万吨级以上深水泊位和深水航道。通过围填海域建设数量众多的泊位,将引起铁山湾潮流及泥沙运动发生变化。为解决铁山湾海域开发建设的一系列水流泥沙技术难题,在充分掌握海湾水流泥沙运动特性的基础上,采用非结构网格和动边界技术建立平面二维潮流数学模型,模拟研究规划方案建设引起的潮流场变化,计算分析规划港区和航道的泥沙回淤强度及回淤总量,为规划方案优化提供科学依据。     

江苏如东海域西太阳沙人工岛工程潮流数学模型研究

基于不规则三角形网格有限差分法建立了江苏如东海域大范围和小范围嵌套二维潮流数学模型,在对模型验证的基础上,对西太阳沙2 km2人工岛工程及配套码头工程方案的潮流场进行了数值模拟研究。根据模拟结果,就人工岛及配套码头工程对周围海区的潮流场、各水道潮量的影响进行了分析,从潮流动力角度论证了工程的可行性。     

蓬莱西海岸区域建设工程潮流模型试验研究

采用潮流物理模型试验的研究手段,对蓬莱西海岸区域建设工程优化方案实施前后,工程范围及周边海域潮流场特征进行分析,并对人工岛内部水体交换进行计算分析,研究结果表明工程实施后对外海整体潮流场影响较小,人工岛内部流态较好,岛内水体能保持较好的交换能力     

感潮河网区航道整治工程潮流数值模拟*

东江下游三角洲发生的河道采沙、航道整治等人类活动对该河网区河床形态的自然演变过程产生了较大影响,引起河网区水动力产生相应的调整。基于非结构网格有限体积法的二维潮流数学模型,对倒运海水道疏浚工程实施后二维潮流场进行模拟研究,并从动力场的角度分析河网区航道整治效果。计算结果表明,工程实施后对水流的影响主要集中在工程附近水域,对河道沿程水位及流速的影响较小,可为其它河网地区的航道整治工程提供参考。     

湛江东海岛近岸潮流场数值模拟

将Smagorinsky亚网格模型引入ADCIRC潮流模型求解涡粘性系数,使模型在模拟近岸潮流方面更加合理。为进一步揭示中海油气开发利用公司广东沥青项目码头工程海域的潮流变化,利用改进的ADCIRC模型对湛江东海岛海域潮流场进行了合理地模拟和分析。结果表明该工程港池和进港支航道的开挖对湛江主航道影响很小。工程建设只改变了工程区海域的局部流态,并且新开挖航道的水动力条件有助于船舶顺流进港。     

连云港海域围垦工程对水沙环境的影响*

基于嵌套的平面二维潮流泥沙数学模型,模拟了海州湾海域滨海示范区围垦工程实施前后的潮流场、悬沙分布,并采用实测资料对模型进行验证,分析围垦工程后计算海域潮流场、悬沙场及海床冲淤场的水沙环境的变化情况。结果表明：围垦后研究海域整体的潮流场和悬沙场变化较小,但围垦后附近海域纳潮量有所减小引起围区附近流速减小,围垦工程附近基本呈现淤积的状态,工程左侧吹填坑淤积强度较大,临洪河口则出现局部冲刷。     

长江感潮河段二维潮流数值模拟*

通过非结构网格建立了长江感潮河段二维潮流数学模型,研究了水工建筑物在非结构网格中的处理,验证结果良好;为检验模型长河段沿程流量的守恒性,模型上边界分别采用枯水、中水、洪水3种恒定流量模拟感潮河段水流运动。计算结果表明:模型沿程流量守恒性良好,模型能够有效模拟长江感潮河段水流运动。     

磅逊湾内电业码头工程建设对周围水域水动力的影响

文章以柬埔寨某码头工程为背景,建立了基于无结构化三角形网格的潮流数值模型,在对模型进行验证的基础上,对多湾级、岬湾相间海岸上码头工程布置的可行性以及码头工程实施对周围水域水动力的影响进行了模拟研究。结果表明:采用透空结构的两方案实施后产生的影响是局部的,不会改变磅逊湾海域整体潮流运动特征,岸边围海造陆规模较小,对湾内流场将不会产生影响,也不会引起湾内水流动力的改变。从潮流动力的变化和分布来看,工程布置是可行的。     

江苏如东人工岛工程对周边海域水动力的影响

利用MIKE21软件水动力模块建立和验证了西太阳沙二维潮流数学模型,并将该模型应用到工程项目中,分析了工程前后水动力条件的变化。应用结果表明:人工岛方案实施后整体流场基本不变,即使出现流速、流向的变化也仅局限在人工岛周围的局部区域,对烂沙洋深槽流场不会产生影响。因此,在现状纵横岸线边界条件下,实施人工岛工程后,要维持工程附近的滩槽稳定,潮流优势是关键,所以在实施任何建港或围垦工程时都必须以维持现状水流特征和动力环境为前提,应尽量消除不稳定因素,以保证烂沙洋海域滩槽的稳定。     

港珠澳大桥建设对水沙环境影响数学模型研究—I. 模型的建立和验证

针对港珠澳大桥工程和其所在海区的特点,基于TK-2D软件建立了不规则三角形网格的伶仃洋内外海域大范围二维潮流泥沙数学模型和大桥工程区附近的小范围局部细化的二维潮流泥沙数学模型,根据现场实测资料对模型进行了充分的验证,分析了工程海区的潮流悬沙特征,为进一步论证港珠澳大桥建设方案对工程海区的影响奠定了基础。     

港珠澳大桥对伶仃洋水沙环境的影响

利用珠江口伶仃洋海域实测水文、泥沙及水深测量等现场实测资料分析,建立了南起万山群岛、北至虎门、东起汲水门、西至珠海—澳门的港珠澳大桥整体物理模型,研究工程实施对伶仃洋诸港口、伶仃航道、铜鼓航道及附近海域流场、潮位和水深变化的影响。结果表明:港珠澳大桥实施对潮流、潮位的影响仅在桥轴线上下游各4 km的范围内,对伶仃航道、铜鼓航道通航基本没有影响。     

北海铁山港区围垦与航道工程对铁山湾潮流动力的影响

为了分析北海铁山港区进行围垦和航道扩建工程对铁山湾潮流动力的影响,采用潮流数学模型模拟了工程前后水动力条件的变化,着重分析了工程对铁山湾潮位、流场以及纳潮量的影响。计算结果表明,规划方案对铁山湾水动力的影响仅限于工程附近水域,对整个铁山湾潮流动力影响不大,深槽将维持其存在;从潮流动力角度来看,规划方案是可行的。     

施工产生的悬浮泥沙对附近海域水质影响的定量预测分析

为了全面地了解珠海港LNG航道附近海域的潮流分布特征,在查阅有关该海域及其附近海域水文特征的基础上,结合模拟区附近的测流站、验潮站资料以及有关前期工作资料,采用数值模拟方法对工程海区及其附近海域的潮流场状况进行了数值模拟计算,再现了模拟区的潮流运动过程和特征。在海域潮流场进行模拟计算的基础上,对挖泥施工过程产生的悬浮物的扩散浓度场进行预测,以此来分析建设施工期间对附近海域水质的影响。     

港珠澳大桥建设对水沙环境影响数学模型研究——II. 模型的应用

对港珠澳大桥工程方案实施后潮流泥沙进行数值模拟,将桥墩附近网格进行加密处理,把桥墩本身刻画为固边界。根据数值模拟结果,对大桥工程实施后附近海区潮位、流速和潮量变化及水下地形冲淤变化进行了分析,研究结果表明,港珠澳大桥对伶仃洋海域潮流泥沙影响仅限于大桥附近,对伶仃洋滩槽格局没有影响,对伶仃航道没有负面影响。