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莆田港东吴港区1~#、2~#码头潮流数学模型和泥沙冲淤分析


水 利 科 技                                    2008 年第 2 期 莆田港东吴港区 1 # 、2 码 头 潮 流 # 数学模型和泥沙冲淤分析 黄仲生 (福建交通运输控股有限责任公司 , 福建 福州   350001) 摘要 : 该文通过潮流数学模型 , 分析工程实施后湄州湾内纳潮量变化情况 , 工程区附近流速 、 流向、流态的变化情况及对泥沙冲淤和船舶靠泊的影响 , 为工程方案的实施提供科学依据 。 关键词 : 东吴港区 ; 潮流 ; 数学模型 中图分类号 :TV131 14    文献标识码 :B    文章编号 :1002-3011 ( 2008 ) 02-0019-03 前言 湄洲湾地处我国福建省东南沿海中部 , 东北 面与兴化湾 相邻 , 西南面与泉州湾相接 , 东南向与台湾 岛隔海相望 , 湾 内三面被大陆环抱 , 湾口朝向东南 , 有湄州 岛作为屏障 , 为 半封闭的强潮海湾 。 东吴港区是莆田港的重要港区 , 位于湄 洲湾北岸 , 规划 岸线长 1112km, 水深 10m 以上 , 陆域面积 6 14km 。东吴港 区建港条件优越 , 集疏运条件良好 。随着向莆铁 路的建设及 临港工业的发展 , 在东吴港区建设大型泊位具有重要意义 。 为明确工程实施后 , 湄洲湾纳潮量的变 化情况 , 工程区 附近流速 、流向 、流态的变化情况及对泥沙冲淤 和船舶靠泊 的影响 , 有必要建立潮流数学模型进行分析 。 1  二维潮流数学模型 1 11   基本方程 2 Ey 为 y 方 向上 的水 平扩 散系 数 。 112   边界条件 开边界取潮位控制 , 固壁边界采用不可入 条件 , 取法线 流速为零 , 具体如下 :    Vn=0    ( n 为固体边界的法向矢量) 2  模型试验资料选用及验证 211   模型范围 湄洲湾二维潮流数学模型上边界自湄洲湾湾 顶起 , 下边 界至湄州岛 外约 12km, 模 型从 外 海纳 入整 个 湄州 湾海 域 , 纵向长约 45km, 其中网格最小尺度为 20m, 网格数为 96695 个。 212   水文资料 采用国家海洋局海 洋三所 2005 年 10 月 6 日 ~7 日 (大 潮) 和 10 月 12 日~13 日 (小 潮) 实测 的 6 个 垂线点 流速 、 泥沙资料以及炼油厂 、东 吴和湄 洲岛 实测的 同步 潮位资 料 , 测验历时 27h 。 213   模型验证 描述平面二维水流运动的基本方程组为 : 9Z 9uh 9vh + + =0 9t 9x 9y 9u 9u 9u 9Z n2 u2 +v 2 9 9 u 9 9 u +u +v +g +g u-fv= (E ) + (E ) 9t 9x 9y 9x 9x x 9x 9y y 9y h4/3 9v 9v 9v 9Z n2 u2 +v 2 9 ( 9) v 9 ( 9) v +u +v +g +g v+fu= E + E 9t 9x 9y 9y 9x x 9x 9y y 9y h4/3 式中 : t 、x 、y 分别为自变量时间及平面坐标 ; Z 为水位 ; h 为水深 , h=Z-Z D 模型验证包括了潮位 、流速验证及平面流 态分析等 。验 证结果各取二个代表点位论述如下 : 图 1 为大潮潮位验证过程 , 从量值和相位 过程看 , 计算 与实测过 程均 吻合 较好 , 量值 上的 误差 均 在 8cm 以内 。图 2 、图 3 为大 潮流速 、流向验

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