[發明專利]一種基于潮流環境下海灣納潮變化量計算方法

有效

• 申請號: 201710443352.8
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107256312B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 李文丹
• 申請（專利權）人: 交通運輸部天津水運工程科學研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01F22/00;G06F111/10
• 代理公司: 石家莊君聯專利代理事務所(特殊普通合伙) 13125
• 代理人: 高寶新

本發明公開了一種基于潮流環境下海灣納潮變化量計算方法，涉及海灣圍墾工程。本發明其包括海灣圍墾工程實際占用的海水體積的變化量；再以海灣圍墾工程實施后造成的海灣水體潮波變形所導致的海水體積變化量來修正海灣納潮變化量的誤差。本發明給出基于數值模擬計算方法的新方法，為數值模擬計算方法與傳統計算方法的改進方法。它真實有效的揭示了圍墾工程實施造成的納潮變化量。在實踐中并證明了相關理論，為整個海灣進行圍墾工程的設計與研究奠定了基礎。

技術領域

本發明涉及海灣圍墾工程，具體涉及一種基于潮流環境下海灣納潮變化量計算方法。

背景技術

近年來，隨著我國改革開放的不斷推進，經濟建設的熱潮一浪高過一浪，工程建設行業也得到了前所未有的大發展。沿海地區，尤其是沿海港口城市，土地資源日超緊缺，海涂圍墾工程蓬勃發展。然而在河口地區，尤其是海灣內進行圍墾會造成海灣納潮量的改變。

納潮量是海灣可以接納的潮水體積，是一個潮周期中的最大水交換量，為海灣高潮水量與低潮水量之差。其大小直接影響著海灣水深的維持以及海灣與外海的水體交換和污染物的遷移擴散，制約著海灣的自凈能力和環境容量，對維護海灣良好的生態環境至關重要。因此，研究圍墾工程實施后，海灣內納潮量的變化至關重要。

現有納潮量的計算方法主要有兩種：

(1)傳統計算方法。即納潮量計算可通過海灣高潮時的最大納水體積與港灣低潮時的最小納水體積之差求出，公式為：

W＝0.5×(S₁+S₂)(h₁-h₂)

式中：W為納潮量；h₁、h₂分別為高、低潮位；S₁、S₂分別為高、低潮潮位對應的水域面積。

(2)ADCP測量方法。該方法通過在半封閉海灣的灣口設計一個封閉斷面直接走航測量得到進出該斷面的水量(納潮量)。

(3)數值模擬方法。通過建立并驗證工程海域潮流數學模型，計算出封閉灣口斷面的潮位及流速流向，得到通過灣口斷面的流量變化序列，再將這些流量值積分可得到海灣的納潮量。

對于傳統計算方法，該方法將高低潮位之間水體默認為坡度均勻一致的斜面，存在一定的局限性(如圖1所示)。同時，在計算圍墾工程實施后海灣納潮變化量時，無法考慮圍墾工程造成的潮波變形情況，且當圍墾工程頂高程低于高潮位或圍墾工程位置水深高于低潮位時則無法計算圍墾工程對納潮量變化的影響。

對于ADCP測量方法。該方法需要進行現場實測工作，除費用高之外，因海灣繁忙的船行以及較差的海況經常難于實施，即便實施測得的結果也難以做到同步而失真，需要做一定的數據修正工作。同時，ADCP測量方法只能測量現狀條件下海灣納潮量，并不能預測圍墾工程實施后造成的海灣納潮量變化。

對于數值模擬計算方法，其計算誤差直接取決于模型研究人員的水平。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于潮流環境下海灣納潮變化量的計算方法，旨在給出基于數值模擬計算方法的新方法，為數值模擬計算方法與傳統計算方法的改進方法。它真實有效的揭示了圍墾工程實施造成的納潮變化量。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種基于潮流環境下海灣納潮變化量計算方法，其特征在于：其包括海灣圍墾工程實際占用的海水體積的變化量；再以海灣圍墾工程實施后造成的海灣水體潮波變形所導致的海水體積變化量來修正海灣納潮變化量的誤差。

進一步的技術方案在于，對海灣圍墾工程實施后造成的海灣水體潮波變形所導致的水體體積變化量，是基于建立海灣潮流運動數學模型進行數值模擬，計算出封閉灣口斷面以內水體高低潮位變化，進而得到水體體積變化量。