淤泥質海岸浮泥形成與運動的數(shù)學模型研究.pdf

1、淤泥質河口海岸地區(qū)，浮泥是一種比較常見的具有特殊流變特性和高流動性的泥沙運動形態(tài)，浮泥的形成和運動對淤泥質海岸港口和航道淤積等實際問題具有重要影響。為此，本文針對浮泥的形成和運動過程，首先基于有限體積法建立了三維水動力-粘性泥沙耦合模型為描述浮泥的形成過程奠定基礎，然后建立一維浮泥運動模型并在此基礎上建立了三維水動力-平面二維浮泥雙層模型描述浮泥的運動過程，最后結合大氣模型、波浪模型以及模型耦合工具，建立了風-浪-流-粘性泥沙-浮泥集成

2、模型。該集成模型進一步應用于研究不同風浪條件對典型淤泥質海岸連云港浮泥形成和運動以及航道淤積的影響。本文的具體研究內容和主要結論如下：
　?。?）基于有限體積法建立了波、流共同作用下的三維水動力-粘性泥沙耦合模型，模型考慮了粘性泥沙懸揚運動過程的各種影響因素及水動力和粘性泥沙間的相互影響。選取相關實驗數(shù)據對模型進行了驗證，結果表明模型能夠較合理地描述水動力和粘性泥沙運動，為合理模擬浮泥的形成奠定基礎。
　?。?）推導了非牛頓

3、流體摩阻系數(shù)，并將摩阻系數(shù)表達式引入到基于淺水方程的一維浮泥運動有限差分模型中計算浮泥與底部床面間的摩阻力，模型的合理性獲得實驗驗證。
　　（3）結合三維水動力-粘性泥沙耦合模型和一維浮泥運動模型的研究成果，建立了基于有限體積法的非結構化網格三維水動力-平面二維浮泥雙層模型，描述粘性泥沙落淤形成浮泥及浮泥的運動過程，同時考慮浮泥和水體間的相互影響。模型模擬上部水體和底部浮泥運動的能力獲得相關實驗驗證。
　　（4）河口海岸地區(qū)

4、動力因素復雜，在臺風等惡劣氣候條件下可能在航道和港池中形成驟淤，結合水動力-浮泥雙層模型、大氣模型、波浪模型和模型耦合工具，建立了三維風-浪-流-粘性泥沙-浮泥集成模型，并將模型應用于臺風及大風期間連云港海域的水動力、泥沙、浮泥運動和航道淤積模擬。
　?。?）以典型淤泥質海岸連云港為例，應用建立的集成模型研究不同風浪條件對連云港海域浮泥形成和航道淤積的影響。結果表明大風作用產生強浪，使底部泥沙大量懸浮并在動力條件較弱的航道中落淤，