长江河口枯季三维流场悬沙数值模拟

【摘要】：通过建立一个长江口杭州湾附近海域计算范围南达坎门,北至连云港,西到东经125.15°E的大区域计算网格,利用最新的验潮站资料,更加精细的模拟8个主要分潮M_2、S_2、N_2、K_2、K_1、O_1、P_1和Q_1,为长江河口模型提供开边界上的更加准确的潮位边界条件;在成功模拟大区域8个主要分潮的基础上,对比2003年2月份的多船同步观测资料,建立一个仅包括长江河口的区域网格,进行长江河口的水动力的数值模拟验证和流场分析;在此基础上,分别模拟了各个动力因子单独作用下的余流和总的余流,分析了各个余流组分的特征及其对总余流的贡献;为了进行长江河口悬沙的数值模拟,建立了一个波流共同作用下的三维悬沙数学模型,模型中使用国际上著名的第三代浅水波浪模型SWAN计算波浪参数,悬沙模型用物理意义上最为清晰的剪切应力方法来确定对流扩散中的泥沙源函数,并且利用一个表面边界层模型考虑了风浪对海表面切应力的影响,利用一个底边界层模型考虑了波流共同作用下的底部切应力变化,在控制方程的右端加入幅射应力项以考虑波浪产生的动量通量,修改湍流闭合模型的表面边界条件以考虑表面波湍流通量,考虑了盐度和含沙浓度对悬沙沉降速度的影响;通过建立一个理想河口,利用建立的三维悬沙模型研究了风浪对河口最大混浊带的影响,结果表明风浪对河口混浊带的影响不可忽略;并将悬沙模型应用到长江河口,结合实际的观测资料对长江河口枯季的风浪、盐度、悬沙进行了模拟,将大、小潮和表、底层的计算结果与实测资料的对比,以及对长江河口悬沙计算结果进行分析,表明模型可以对长江河口的悬沙进行较好的模拟。