[發(fā)明專利]粉沙質(zhì)和淤泥質(zhì)海岸泥沙運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110231013.6
• 申請(qǐng)日: 2011-08-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102359862A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張瑋;安翔;徐卓;申其國(guó);李國(guó)臣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M10/00
• 分類號(hào): G01M10/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種粉沙質(zhì)和淤泥質(zhì)海岸泥沙運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬方法，屬于泥沙運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力迅速提升，港口航道的建設(shè)和發(fā)展面臨著巨大的需求和機(jī)遇。自然條件好的岸線已經(jīng)得到充分開(kāi)發(fā)，港口航道工程的建設(shè)重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向淤泥質(zhì)海岸和粉沙質(zhì)海岸。由于坡緩水淺，動(dòng)力復(fù)雜，淤泥質(zhì)海岸和粉沙質(zhì)海岸的泥沙回淤問(wèn)題較為突出，給港口航道工程的建設(shè)和維護(hù)帶來(lái)了一定的困難，“淺水深用”也成為工程界主要關(guān)心的問(wèn)題。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于淤泥質(zhì)淺灘泥沙運(yùn)動(dòng)的研究較多，建港技術(shù)也相對(duì)成熟，如連云港港口等。至于粉沙質(zhì)海岸，在波浪、潮流等動(dòng)力作用下，泥沙易懸易沉，運(yùn)動(dòng)十分活躍，航道經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大風(fēng)驟淤的現(xiàn)象，是工程界關(guān)注的熱點(diǎn)。而對(duì)于同時(shí)包括淤泥質(zhì)和粉沙質(zhì)泥沙的海域，由于水沙環(huán)境更為復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外相關(guān)成果很少，有待于進(jìn)一步研究。

例如，位于江蘇連云港的埒子口～灌河口海域，海床底質(zhì)較為復(fù)雜，其中，埒子口以西海域的泥沙顆粒較細(xì)，為典型的淤泥質(zhì)海岸；灌河口附近海域的底床泥沙粒徑略粗，為粉沙質(zhì)海岸。因此，對(duì)于連云港大范圍海域來(lái)說(shuō)，由于淤泥質(zhì)海岸和粉沙質(zhì)海岸并存，水沙運(yùn)動(dòng)十分復(fù)雜，是海岸泥沙運(yùn)動(dòng)研究的難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是在考慮淤泥質(zhì)和粉沙質(zhì)泥沙特性的基礎(chǔ)上，構(gòu)建泥沙數(shù)學(xué)模型，模擬計(jì)算粉沙質(zhì)和淤泥質(zhì)同時(shí)存在海域的泥沙運(yùn)動(dòng)，并利用所建立的泥沙數(shù)學(xué)模型計(jì)算懸沙的沉速場(chǎng)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：

一種粉沙質(zhì)和淤泥質(zhì)海岸泥沙運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：建立基本方程，所述基本方程包括水流連續(xù)方程、水流運(yùn)動(dòng)方程、懸移質(zhì)輸移擴(kuò)散方程、床面沖淤變化方程；具體如下：

①水流連續(xù)方程：

式中：x、y為直角坐標(biāo)系坐標(biāo)；t為時(shí)間；h為平均水深；ζ為相對(duì)于平均海平面的潮位；U_x、U_y分別為x、y方向上的垂線平均速度；

②水流運(yùn)動(dòng)方程：

∂Ux∂t+Ux∂Ux∂x+Uy∂Ux∂y=fUy-g∂ζ∂x-τxρ(h+ζ)+Nx(∂2Ux∂x2+∂2Ux∂y2)]]>