数值模拟方法在海洋环境影响评价中的应用.pdfVIP

第 21卷第 2期 海南师范大学学报 (自然科学版) Vo1．21 No．2 2008年6月 Journal of Hainan Normal University(Natural Science) Jun．2o08 数值模拟方法在海洋环境影响评价中的应用 李鹏山 ，谢跟踪 ，陈小红 ，姜明新。 (1．海南师范大学资源环境与旅游系，海南 海口571158； 2．厦门大学海洋系，福建 厦门361005； 3．中国海洋大学工程勘察设计开发院海南分院．海南 海口570125) 摘 要：以海南金海浆纸业有限公司浆纸厂专用码头工程为例．建立潮流数值模拟模型，研 究评价海域现状潮流场并计算潮流场分布和悬浮物浓度．应用此模型方法计算分析该海域的潮 流与悬浮泥沙浓度增量分布．从而分析施工期和竣工后工程对海洋环境的影响．结果显示：1)该 专用码头建设所引起的悬浮泥沙对工程海域的最大影响范围为3．178 km ，对海域海洋环境影响 不大；2)在码头建设过程中，对浮游生物生长繁殖会造成短期影响，但在工程结束后就基本不存 在：3)东西向码头对南北向潮流的阻挡大于码头最西端南北向工程对潮流的影响，码头建成后， 港池内形成较小的滞流区，对海洋环境影响较小；4)该模型可进行相应修改，从而得到推广应用． 关键词：数值模拟；海洋环境影响：评价 中图分类号：P 731．2 文献标识码：A 文章编号：1671—8747(2008)02—0200—08 潮流数值模型是海岸带数值模拟应用最广泛的模拟之一．潮流数值模型就是利用数值离散通过求解 潮流运动控制方程组来模拟潮流运动n]，近年来有大量的研究成果产生[2-11 3．在本文中利用二维数值模型 来分析，采用分步法，是将原来比较复杂的问题的求解分解成若干比较简单的连续求解过程． 海岸带悬浮泥沙输移计算等问题是港口海岸工程研究的重要组成内容 ．研究近岸区泥沙的输移及 岸滩的演变是海岸研究中最困难的课题之～ ’” ．用数学模型来计算泥沙的输移是近几十年发展起来的． 泥沙理论的研究始于Brahms．他提出了泥沙的起动流速，之后Duboys首次提出了推移质运动的拖曳力理 论．Vito A．Vanoni_l4 对20世纪70年代前泥沙研究工作进行了全面的总结；钱宁，万兆惠 对20世纪80 年代前国内外泥沙理论和试验进展的较完整论述．Bagnold 根据试验得到了泥沙起动公式；Kalkanis “模 拟明渠水流中爱因斯坦床沙质函数，并导出了一个适用于波浪作用下的推移质输沙率公式；Bagnold 驯从 能量的角度导出波浪作用下的全沙输沙率．近年来。波、流共同作用下的泥沙运动研究有了较大发展，Gm— ntMadsen N9]、TanakaShuto ．21] 练继建 ]、吴永胜 等对波、流共同作用下的边界层及床面剪切力进 、 行了研究：Quick ]、窦国仁 等给出了波、流共同作用下的输沙率公式．曹祖德等 给出了一个波、流共 同作用下的泥沙输移数学模型；Van Rijn 矧开发了只适用于渐变流的三维悬沙数学模型并探讨了模型 中各参数对结果的影响．目前。二维泥沙模型广泛应用于悬沙及底沙输移和底床的演变研究中，在三维泥 沙模拟中因参数的确定比较困难。因此。三维泥沙模型还很难适用于近岸区大范围泥沙的研究[1 ．随着计 算机技术的发展，很多复杂的、不能求分析解的问题都得以解决，并且取得广泛运用[一]，尤其是通过与 地理信息系统(GIS)的结合，大大开拓了潮流数值模拟的应用范围 ～ ． 收稿日期：2007—12-20 第2期 李鹏山等：数值模拟方法在海洋环境影响评价中的应用 201 1 研究区数值模拟分析 1．1．研究区简介 海南金海浆纸业有限公司专用码头工程位于海南浦经济开发区西北部，地理位置为东经109。09 48 ， 北纬19。46 42 ．本港潮汐属规则全日潮，(日 +日0 )／Hv,2为7．2．最高潮位4．1 m，最低潮位0．28 m；平均高 潮位2．8 m，