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河口地区围涂开发的水环境动力特征研究

郑敬云  
【摘要】:随着经济社会的快速发展,工业化、城市化的不断推进,人增地减的矛盾日益凸现,土地资源日益紧缺,河口促淤造地成为拓展城市空间的重要载体。而河口地区的水下地形和岸线形状复杂,波浪、水流、泥沙运动共存,水动力与泥沙条件十分复杂。 论文以瓯江口为例,采用海域水文泥沙环境分析、海床冲淤演变分析、波浪潮流泥沙数值模拟等方法,研究河口地区围涂开发的水环境动力特征,为河口的治理开发提供有效的分析手段,为工程的可行性论证提供有力的技术支撑。 基于翔实的原始数据,论文首次分析了灵昆潜坝、灵霓北堤、温州浅滩一期围涂工程等已建工程对河口水沙环境与河床演变的综合影响,揭示了瓯江河口水动力与泥沙的本质及河口演变规律,阐释了温州浅滩二期围涂开发对河口演变的影响。研究表明:(1)河口潮流动力特征是影响其演变的主要因素,温州浅滩的走向与瓯江南、北口潮流的主方向基本一致,对其进行圈围造地将局部改变河口的潮流动力,温州浅滩二期围涂开发将使南口水域呈冲刷加强的趋势,但不会引起河口河势明显变化,围涂开发符合河口自身演变规律;(2)温州浅滩二期围涂区域总体呈冲淤动态平衡状态,开发应采取必要的工程促淤措施。 基于矩形网格有限差分数值方法,论文采用波浪及其破碎作用的波浪辐射应力、波流底切应力、波流挟沙力、破波切应力来描述泥沙运动机制,构建了波浪、潮流、泥沙、底床冲淤等多因素数学模型,模拟复杂河口的水沙特性具有更强的普适性。 论文紧密结合工程实际,采用数值模拟的研究手段,首次对温州浅滩二期围涂开发进行了研究。研究表明:(1)促淤区内流速普遍减小,有利于泥沙的落淤,不留缺口的方案1、预留缺口的方案2平均淤积厚度分别为0.59m、0.51m,就泥沙落淤环境与促淤效果而言,方案1略优于方案2;(2)实施温州浅滩二期围涂开发,对瓯江河口的泄洪基本上没有影响,不会明显改变河口的分流比,对港口航道没有负面影响,对沙头水道与乐清湾水域没有影响,但在工程附近水域局部冲刷明显,在实施过程中应注意采取防冲措施,防止局部冲刷的不利影响。同时,应进一步加强围涂开发对河口生态环境影响及其对策研究。


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