徐卢笛:波浪和水流共同作用下的泥沙输移和岸滩演变耦合数值模型研究论文

徐卢笛:波浪和水流共同作用下的泥沙输移和岸滩演变耦合数值模型研究论文

本文主要研究内容

作者徐卢笛(2019)在《波浪和水流共同作用下的泥沙输移和岸滩演变耦合数值模型研究》一文中研究指出:近岸地区在潮流和波浪的作用下,泥沙运动过程复杂,尤其在风暴潮期间,受台风浪的影响,会引起剧烈的泥沙输移和岸滩侵蚀,给海岸带环境造成严重的破坏。风暴潮过程中水流流态复杂、具有强非恒定性,床面会在短时间内发生剧烈冲淤,悬沙浓度高且随时空变化显著,水流运动、泥沙输移和地形冲淤三者之间相互影响,其耦合作用不能完全忽略。因此,本文建立了考虑波、流共同作用的水动力-泥沙-地形耦合数值模型,模型首先分别采用非静压波浪数学模型和位相平均的SWAN模型来考虑波浪的效应,进而在水动力模块中考虑床面冲淤变化及其引起的泥沙浓度变化对挟沙水流运动的影响,以实现对水流运动、泥沙输移和地形冲淤变化三个物理过程的耦合计算。论文分别采用多个典型案例对两种不同波流耦合模式下的水-沙-床耦合模型进行了验证,并将其应用于墨西哥湾Santa Rosa堰洲岛,计算分析Ivan风暴潮漫滩冲刷引起的泥沙输移和地形冲淤演变过程。主要研究成果及结论如下:(1)非静压水-沙-床耦合模型通过考虑垂向加速度变化对动水压强的贡献,对流速和水位进行修正,以体现波浪对水流和泥沙运动的影响,同时考虑了波浪破碎引起的湍流混合。与基于静压假定的模型相比,非静压水-沙-床耦合模型能够更好地模拟波浪、洪水波传播过程中水面非线性波动现象和床面冲淤变化规律。动水压强主要分布在床面冲刷坑处,极值出现的位置与水面波动位置对应,动水压强是水流在竖直方向上运动的主要因素;当水跃发生时,水跃处的动水压强为静水压强的2-3倍;对比基于静压假定的模型和非静压水-沙-床耦合模型的床面计算结果,二者差异主要存在于动水压强集中的地方。(2)位相平均的水-沙-床耦合模型通过考虑波浪的辐射应力以体现波浪对水流和泥沙运动的影响,模型能够有效模拟近岸地区水流、泥沙运动与地形的冲淤演变。计算表明,波浪对地形演变的作用受到风暴潮潮位的影响,当潮位较小时,波浪会造成床面的显著变化,斜向入射波会使得床面冲淤呈现出明显的不对称性,当风暴潮潮位增加使得水深与波长之比大于0.15时,波流耦合模型计算的地形冲淤变化与不考虑波浪作用模型计算结果的绝对误差是最大地形变化的5%,但前者计算时间增加了 一倍。(3)风暴潮对Santa Rosa堰洲岛漫滩冲刷过程可以分为近岸冲刷、前部沙丘冲刷、整体漫滩冲刷三种情况。对于地势平坦的地形,泥沙更易被大量输运至堰洲岛后方海域,形成三角洲;而对于前后均存在沙丘这样发育良好的地形,泥沙流失显著少于其他地形,对近岸起到更好的保护作用。在Santa Rosa堰洲岛漫滩冲刷过程中,堰洲岛后方海域内最大淤积深度达到2m,岸线最大后移距离达到300 m,模拟所得3处决口区域与实际测得的决口情况相符。非静压水-沙-床耦合模型和位相平均的水-沙-床耦合模型计算得到的床面演变结果基本一致。

Abstract

jin an de ou zai chao liu he bo lang de zuo yong xia ,ni sha yun dong guo cheng fu za ,you ji zai feng bao chao ji jian ,shou tai feng lang de ying xiang ,hui yin qi ju lie de ni sha shu yi he an tan qin shi ,gei hai an dai huan jing zao cheng yan chong de po huai 。feng bao chao guo cheng zhong shui liu liu tai fu za 、ju you jiang fei heng ding xing ,chuang mian hui zai duan shi jian nei fa sheng ju lie chong yu ,xuan sha nong du gao ju sui shi kong bian hua xian zhe ,shui liu yun dong 、ni sha shu yi he de xing chong yu san zhe zhi jian xiang hu ying xiang ,ji ou ge zuo yong bu neng wan quan hu lve 。yin ci ,ben wen jian li le kao lv bo 、liu gong tong zuo yong de shui dong li -ni sha -de xing ou ge shu zhi mo xing ,mo xing shou xian fen bie cai yong fei jing ya bo lang shu xue mo xing he wei xiang ping jun de SWANmo xing lai kao lv bo lang de xiao ying ,jin er zai shui dong li mo kuai zhong kao lv chuang mian chong yu bian hua ji ji yin qi de ni sha nong du bian hua dui jia sha shui liu yun dong de ying xiang ,yi shi xian dui shui liu yun dong 、ni sha shu yi he de xing chong yu bian hua san ge wu li guo cheng de ou ge ji suan 。lun wen fen bie cai yong duo ge dian xing an li dui liang chong bu tong bo liu ou ge mo shi xia de shui -sha -chuang ou ge mo xing jin hang le yan zheng ,bing jiang ji ying yong yu mo xi ge wan Santa Rosayan zhou dao ,ji suan fen xi Ivanfeng bao chao man tan chong shua yin qi de ni sha shu yi he de xing chong yu yan bian guo cheng 。zhu yao yan jiu cheng guo ji jie lun ru xia :(1)fei jing ya shui -sha -chuang ou ge mo xing tong guo kao lv chui xiang jia su du bian hua dui dong shui ya jiang de gong suo ,dui liu su he shui wei jin hang xiu zheng ,yi ti xian bo lang dui shui liu he ni sha yun dong de ying xiang ,tong shi kao lv le bo lang po sui yin qi de tuan liu hun ge 。yu ji yu jing ya jia ding de mo xing xiang bi ,fei jing ya shui -sha -chuang ou ge mo xing neng gou geng hao de mo ni bo lang 、hong shui bo chuan bo guo cheng zhong shui mian fei xian xing bo dong xian xiang he chuang mian chong yu bian hua gui lv 。dong shui ya jiang zhu yao fen bu zai chuang mian chong shua keng chu ,ji zhi chu xian de wei zhi yu shui mian bo dong wei zhi dui ying ,dong shui ya jiang shi shui liu zai shu zhi fang xiang shang yun dong de zhu yao yin su ;dang shui yue fa sheng shi ,shui yue chu de dong shui ya jiang wei jing shui ya jiang de 2-3bei ;dui bi ji yu jing ya jia ding de mo xing he fei jing ya shui -sha -chuang ou ge mo xing de chuang mian ji suan jie guo ,er zhe cha yi zhu yao cun zai yu dong shui ya jiang ji zhong de de fang 。(2)wei xiang ping jun de shui -sha -chuang ou ge mo xing tong guo kao lv bo lang de fu she ying li yi ti xian bo lang dui shui liu he ni sha yun dong de ying xiang ,mo xing neng gou you xiao mo ni jin an de ou shui liu 、ni sha yun dong yu de xing de chong yu yan bian 。ji suan biao ming ,bo lang dui de xing yan bian de zuo yong shou dao feng bao chao chao wei de ying xiang ,dang chao wei jiao xiao shi ,bo lang hui zao cheng chuang mian de xian zhe bian hua ,xie xiang ru she bo hui shi de chuang mian chong yu cheng xian chu ming xian de bu dui chen xing ,dang feng bao chao chao wei zeng jia shi de shui shen yu bo chang zhi bi da yu 0.15shi ,bo liu ou ge mo xing ji suan de de xing chong yu bian hua yu bu kao lv bo lang zuo yong mo xing ji suan jie guo de jue dui wu cha shi zui da de xing bian hua de 5%,dan qian zhe ji suan shi jian zeng jia le yi bei 。(3)feng bao chao dui Santa Rosayan zhou dao man tan chong shua guo cheng ke yi fen wei jin an chong shua 、qian bu sha qiu chong shua 、zheng ti man tan chong shua san chong qing kuang 。dui yu de shi ping tan de de xing ,ni sha geng yi bei da liang shu yun zhi yan zhou dao hou fang hai yu ,xing cheng san jiao zhou ;er dui yu qian hou jun cun zai sha qiu zhe yang fa yo liang hao de de xing ,ni sha liu shi xian zhe shao yu ji ta de xing ,dui jin an qi dao geng hao de bao hu zuo yong 。zai Santa Rosayan zhou dao man tan chong shua guo cheng zhong ,yan zhou dao hou fang hai yu nei zui da yu ji shen du da dao 2m,an xian zui da hou yi ju li da dao 300 m,mo ni suo de 3chu jue kou ou yu yu shi ji ce de de jue kou qing kuang xiang fu 。fei jing ya shui -sha -chuang ou ge mo xing he wei xiang ping jun de shui -sha -chuang ou ge mo xing ji suan de dao de chuang mian yan bian jie guo ji ben yi zhi 。

论文参考文献

  • [1].长江口圆陀角附近泥沙输移趋势、岩芯沉积物粒度特征及其环境意义[D]. 徐华夏.南京大学2014
  • [2].潮汐通道地貌特征数值模拟[D]. 李朋飞.大连理工大学2016
  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自浙江大学的徐卢笛,发表于刊物浙江大学2019-07-08论文,是一篇关于波流耦合论文,水沙耦合论文,风暴潮论文,泥沙输移论文,床面变化论文,浙江大学2019-07-08论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自浙江大学2019-07-08论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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