基于渗透法的潮流数学模型和悬沙数值水槽试验

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对潮流作用下的泥沙输运问题,特别是悬浮泥沙输运问题的研究,在海岸工程、海洋环境等诸多方面具有十分重要的实际意义和学术价值。近海潮波运动的复杂性、海水性质和泥沙性质的复杂性,导致了潮流作用下悬沙输运物理机理的复杂性,这使得目前对潮流悬沙输运数值模拟的难度很大。本文首先引入渗透法对潮滩动边界进行处理,建立了二维潮流数学模型,并将该模型用于求解苏北辐射沙洲海域的潮流场,较好地处理了该海域潮流计算时的移动岸线问题。然后在特定的初、边界条件下,通过简化,对二维悬沙方程进行了求解,并个别参数的取值进行了分析。最后建立了二维悬沙数学模型,并在理想地形的情况下进行了求解,数值结果和解析解结果基本吻合。得到以下几点结论: 1、首次采用渗透法处理潮流动边界问题,它给出了明确的物理意义,渗透系数的引入揭示了孔隙水和实际海水之间的联系。 2、基于渗透法的二维潮流数学模型很好地模拟了苏北辐射沙洲海域的岸线随时间的变化的情况。 3、简化条件下悬沙场的解析解虽然可能和实际情况下的悬沙场差别很大,但是它为泥沙运动理论研究提供了基础,而且解析解可以清晰得给出悬沙场的变化情况,为数值模拟的验证提供参照。 4、在解析解中,水平扩散系数,特别是垂直流速方向的扩散系数对悬沙场的分布形态关系重大。
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