杭州灣深槽水流結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬.pdf

1、杭州灣北岸無論是海運(yùn)、河運(yùn)還是公路交通條件都相當(dāng)優(yōu)越，尤其是北岸深槽的存在，適宜建港的岸線長。掌握北岸深槽航運(yùn)條件及其沖淤情況對(duì)于當(dāng)前乃至今后杭州灣北岸地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要。而深槽航運(yùn)條件及沖淤情況取決于深槽水動(dòng)力條件及泥沙輸移。因此，采用三維水流數(shù)學(xué)模型研究杭州灣北岸深槽水流結(jié)構(gòu)具有十分重要的意義。
　　在分析杭州灣深槽研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，建立了杭州灣二維水流和深槽三維水流的嵌套數(shù)學(xué)模型，分別采用非結(jié)構(gòu)化平面三角形網(wǎng)格和三維分層動(dòng)網(wǎng)

2、格的方法剖分水域，用有限體積法對(duì)控制微分方程進(jìn)行離散求解;經(jīng)實(shí)測流速和潮位資料對(duì)杭州灣二維水流模型進(jìn)行驗(yàn)證，模型參數(shù)選取合理，可保證計(jì)算精度。
　　基于杭州灣二維水流數(shù)值模擬提取深槽三維水流模型所需邊界條件，計(jì)算了深槽水域的三維流場，與分層二維實(shí)測點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果符合較好。進(jìn)而對(duì)深槽三維水流特性作了分析，結(jié)果表明:在平面上，在乍浦深槽處表層最大流速達(dá)到2.94m/s，漲落潮最大垂線平均流速分別為1.83m/s和1.34m/s，

3、漲急時(shí)臨底層流速約為表層流速的50％，垂線上流向基本一致;縱剖面上，深槽底床凸起處的流速比相鄰的平坦處小0.16m/s左右。在深槽的深潭區(qū)域，兩側(cè)流速小，深潭流速大，隨著地勢起伏變化，流速流向有明顯變化，紊流強(qiáng)度較大，極易形成渦體。
　　對(duì)杭州灣大橋工程后深槽水流結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，分析了工程前后水流結(jié)構(gòu)的變化情況，結(jié)果表明:平面上，橋墩附近流速流向變化較大，墩前流速減小，墩側(cè)流速增大，墩后流速減小，在橋墩周圍形成繞流，墩前和墩后以

4、橫向流速為主，縱向流速幾乎為零;橋墩對(duì)水流流速的主要影響在墩前約70m，墩后約200m以內(nèi)的范圍。橫斷面上，乍浦?jǐn)嗝媪魉偬荻容^工程前減小，減弱了紊流強(qiáng)度，造成底床沖刷動(dòng)力不足。在橋墩附近，由于墩側(cè)流速增大，墩前和墩后流速減小，形成馬蹄形漩渦，導(dǎo)致墩側(cè)局部沖刷?？v剖面上，橋墩阻水造成上游水面抬高，墩后水面降低，下游自橋墩至乍浦深槽，工程后較工程前抬高2～7cm，距橋墩附2Km處流速減小0.3m/s左右，距橋墩約8Km處的乍浦深槽流速減小0