大型海岸工程对水流禾口泥沙运动的影响研究 (2014年)

在淤泥质海岸建设大型海岸工程，会对周边海域的水沙环境产生一定影响。文章以连云港为例，应用波浪潮流泥沙数学模型，模拟计算了连云港海域大型海岸工程实施后对于水流泥沙运动的影响。研究结果表明：连云港区、徐圩港区以及灌河口双导堤工程实施后，工程区以外的大范围海域潮流场和含沙量场基本没有改变，变化主要集中在工程区和工程区附近近岸海域，总体呈现出动力减弱、含沙量减少的趋势。 ### 大型海岸工程对水流和泥沙运动的影响研究 #### 概述 本文通过研究在淤泥质海岸上建设大型海岸工程对于周边海域的水沙环境产生的影响，特别是以连云港为例，应用波浪潮流泥沙数学模型进行模拟计算。研究结果显示，在连云港区、徐圩港区以及灌河口双导堤工程实施后，尽管工程区及其附近的近岸海域出现了动力减弱、含沙量减少的趋势，但整体而言，这些变化主要局限在工程区范围内，工程区以外的大范围海域潮流场和含沙量场并未发生显著改变。 #### 研究背景与意义 随着沿海地区经济的快速发展，大型海岸工程的建设日益增多。在自然条件较好的岸线资源已被充分利用的情况下，剩余的淤泥质海岸成为了重点开发对象。淤泥质海岸的特点是水浅、坡缓，受到风浪的作用较为明显，这导致其水沙运动更加复杂多变。为了有效利用这些地区的深水岸线资源，通常需要修建突出于海岸线一定距离的环抱式防波堤，以实现港区防浪挡沙的目的。 #### 现有研究成果综述 此前的研究已经对单个海岸工程项目对其周边海域的影响进行了深入探讨。例如，程琪等人对比分析了连云港西大堤工程建成前后港内水域的自然条件变化，发现工程后海湾内潮流运动和回淤量均有所减弱；李孟国等人通过模拟温州中心渔港防波堤的建设，分析了防波堤修建对潮流场和冲淤变化的影响；王义刚等人则从三沙湾潮流数学模型出发，研究了围垦工程对湾内深水航道及周边区域的影响。这些研究表明，海岸工程对水沙环境的影响是复杂的，并且具有一定的地域性。 #### 本文研究内容 本研究以连云港海域为案例，利用二维波浪潮流泥沙数学模型来模拟分析多个大型海岸工程（包括连云港区、徐圩港区以及灌河口双导堤工程）实施后对该海域水流泥沙运动的影响。研究结果有助于更全面地了解这些工程对水沙环境的综合效应，为未来的类似工程提供科学依据和技术支持。 #### 研究对象概述 连云港位于江苏省北部沿海，该海域的潮沙运动受南黄海驻波系统的影响，属于正规半日潮型。海域内的潮流特征是从外海往内陆逐渐由旋转流向向往复流转变。波浪以风浪为主，主要浪向为偏东北向。该海域的泥沙平均粒径为0.002-0.004毫米，属于典型的淤泥质海岸。近岸水体的多年平均含沙量一般在0.21-0.24千克/立方米之间，泥沙运动以悬浮态为主，呈现出“波浪掀沙，潮流输沙”的特点。 #### 数学模型的建立与求解 本研究采用了二维潮流数学模型和相应的泥沙运动模型来进行模拟。其中，二维潮流数学模型的基本方程包括连续方程和动量方程等。连续方程描述了水位的变化，而动量方程则用于计算水流速度。通过对这些基本方程的求解，可以得到不同条件下水流的速度场和水位变化，进而分析工程对水流的影响。 #### 结论与展望 通过模拟分析，本研究揭示了在连云港区、徐圩港区以及灌河口双导堤工程实施后，虽然工程区及其附近近岸海域的动力减弱、含沙量减少，但工程区以外的大范围海域潮流场和含沙量场并未发生明显变化。这一结论对于未来类似海岸工程的设计和规划具有重要的参考价值。此外，本研究还为评估大型海岸工程对环境的长期影响提供了新的视角，为进一步开展此类工程的环境影响评估奠定了基础。