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舟山螺頭水道懸沙數(shù)值模擬研究

2013-08-14 05:49:10馮沈科姚炎明
海洋通報(bào) 2013年1期
關(guān)鍵詞:小潮懸沙含沙量

馮沈科,姚炎明

(浙江大學(xué) 海洋科學(xué)與工程學(xué)系,浙江 杭州 310058)

螺頭水道位于舟山群島中部,是連接杭州灣和外海的主要潮汐通道之一,其北靠舟山島南部諸島,南臨穿山半島,西接金塘水道和冊(cè)子水道,東連峙頭洋,通過(guò)舟山群島東南部諸水道與外海相連,與北側(cè)的長(zhǎng)江口和杭州灣存在著復(fù)雜的水體和物質(zhì)交換。螺頭水道基本為東西走向,至大榭島東側(cè)轉(zhuǎn)為西北——東南走向,水深較大,100 m等深線幾乎貫穿整個(gè)水道,是寧波——舟山港重要的深水航道資源(圖1)。

島礁眾多、峽道密布是舟山群島的一大特點(diǎn),峽道因其特殊的水動(dòng)力及沉積特性引起了不少學(xué)者的興趣,對(duì)舟山金塘水道、冊(cè)子水道、蝦峙門(mén)水道、及馬岙水道等的研究已得出舟山峽道水深流急、潮流往復(fù)、沉積物具有顯著分帶性等結(jié)論(蔣國(guó)俊等,1998),但對(duì)于峽道內(nèi)的懸沙分布及輸運(yùn)特性的研究還相對(duì)較少。螺頭水道作為舟山島南側(cè)連接杭州灣與外海唯一的潮汐通道,其內(nèi)部的懸沙分布及輸運(yùn)特性直接反映了杭州灣與外海之間的泥沙運(yùn)動(dòng)和交換特征。已有的有關(guān)螺頭水道泥沙特性的研究較少,且主要以實(shí)測(cè)水文泥沙資料分析為主,如有學(xué)者分析了螺頭水道及其附近海域內(nèi)部分實(shí)測(cè)站點(diǎn)的懸沙及底質(zhì)資料并建立了該水域的潮流模型,從懸沙和底質(zhì)粒徑及水交換的角度探討了崎頭洋附近海域的泥沙特征及懸沙來(lái)源,認(rèn)為杭州灣內(nèi)的泥沙在水動(dòng)力的搬運(yùn)作用下經(jīng)螺頭水道進(jìn)入崎頭洋并向外海擴(kuò)散(黃惠明等,2009)。然而通過(guò)實(shí)測(cè)資料分析海域內(nèi)的懸沙特性雖具有一定的合理性,但對(duì)資料選取的代表性要求較高,且所得的結(jié)論往往存在一定的片面性,因此,本文利用分散在螺頭水道內(nèi)的5個(gè)實(shí)測(cè)站點(diǎn)的水文泥沙資料建立了以螺頭水道海域?yàn)橹攸c(diǎn)研究區(qū)域的二維潮流泥沙數(shù)學(xué)模型,并在驗(yàn)證良好的模型基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討螺頭水道內(nèi)的懸沙分布及輸運(yùn)特性,加深對(duì)于螺頭水道內(nèi)泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律的了解,為該海域海岸及航道資源的合理開(kāi)發(fā)利用提供一定的借鑒。

圖1 潮流及泥沙調(diào)查站位示意圖

1 區(qū)域潮流模擬

1.1 控制方程

本文采用非恒定流的平面二維有限元水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬潮流場(chǎng)運(yùn)動(dòng),此模型被廣泛應(yīng)用到近海潮流數(shù)值模擬之中(李孟國(guó)等,1999),模型控制方程為:

式中:z為潮位,U,V為x,y方向上的垂線平均流速分量,h為水深,t為時(shí)間,c為謝才系數(shù),n為糙率系數(shù),H=h+z;f表示柯氏系數(shù),w為地轉(zhuǎn)角速度,φ為緯度;g為重力加速度,τbx、τby表示x,y方向底床阻力,Ax、Ay則為渦動(dòng)粘滯系數(shù)。

1.2 模型區(qū)域及網(wǎng)格化

考慮到模型研究區(qū)域螺頭水道及杭州灣——舟山海域的地形特點(diǎn),同時(shí)結(jié)合后期建立泥沙模型時(shí)需要重點(diǎn)考慮的泥沙來(lái)源等多方面因素,本次潮流數(shù)學(xué)模型的計(jì)算范圍選取較大:長(zhǎng)江口上邊界取到徐六涇斷面;杭州灣內(nèi)上邊界取到澉浦?jǐn)嗝?;外海開(kāi)邊界中北邊界取到與32°16′N(xiāo)緯線重合,東邊界與 123°12′E 經(jīng)線重合,南邊界則與 29°16′N(xiāo) 緯線重合。模型計(jì)算區(qū)域中包含了舟山海域泥沙的主要來(lái)源長(zhǎng)江口和杭州灣,是后續(xù)泥沙數(shù)學(xué)模型中泥沙輸運(yùn)過(guò)程模擬的必要條件。具體位置及范圍見(jiàn)圖2,模型采用三角形網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算。對(duì)模型重點(diǎn)研究區(qū)域:螺頭水道、舟山海域及杭州灣采用漸變的網(wǎng)格加密處理,整個(gè)計(jì)算區(qū)域共有34 025個(gè)三角形單元,18 361個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn),計(jì)算最小空間步長(zhǎng)60 m,計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)取2 s(圖3為模型計(jì)算網(wǎng)格)。

圖2 計(jì)算區(qū)域示意圖

1.3 定解條件

1.3.1 流場(chǎng)初始條件

圖3 模型計(jì)算網(wǎng)格

陸邊界條件:vn=0

1.3.2 開(kāi)邊界條件

模型開(kāi)邊界采用潮位過(guò)程控制,根據(jù)計(jì)算區(qū)域附近的相關(guān)資料,分析計(jì)算8個(gè)分潮的調(diào)和常數(shù)進(jìn)而預(yù)報(bào)各開(kāi)邊界的潮位過(guò)程來(lái)給定開(kāi)邊界條件。

1.4 模型驗(yàn)證

針對(duì)螺頭水道的地形特點(diǎn)及模型驗(yàn)證的要求,本文收集了2005年冬季螺頭水道內(nèi)5個(gè)站位大潮(2005年1月26日15:00至27日18:00)、小潮(2005年1月18日8:00至19日11:00)的潮流懸沙及底沙數(shù)據(jù),同時(shí)收集了鎮(zhèn)海外游山、馬目、定海、沈家門(mén)、六橫、郭巨及公鵝嘴等7個(gè)長(zhǎng)期和臨時(shí)潮位站的同步潮位數(shù)據(jù)作為本次潮流及懸沙模型的驗(yàn)證資料。本次模型計(jì)算了2005年1月6日至2月4日一個(gè)月720個(gè)小時(shí)的流場(chǎng),并采用以上實(shí)測(cè)資料對(duì)模型計(jì)算值進(jìn)行了潮位及流速流向的驗(yàn)證(2#站位于近岸凹灣內(nèi),受特殊地形影響流況較復(fù)雜,驗(yàn)證時(shí)排除,下文含沙量驗(yàn)證時(shí)同)。從模擬結(jié)果來(lái)看,計(jì)算結(jié)果總體上與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)吻合良好,模擬的流場(chǎng)基本能復(fù)演研究區(qū)域的水動(dòng)力情況,且可以作為懸沙模型建立的基礎(chǔ)。限于篇幅,本文只列出其中兩個(gè)潮位站及潮流驗(yàn)證站點(diǎn)大潮期的驗(yàn)證結(jié)果(圖4-5)。

已有的相關(guān)研究結(jié)果表明,海域中余流的方向和大小一定程度表示著物質(zhì)輸運(yùn)的方向和程度,因此,本文模擬計(jì)算了螺頭水道內(nèi)的余流場(chǎng)(圖6),以便與后文懸沙模型中計(jì)算的該水道內(nèi)的懸沙凈輸移趨勢(shì)進(jìn)行對(duì)比分析。

圖6 螺頭水道大、小潮余流分布圖

2 懸沙模型建立

2.1 控制方程

本本文采用對(duì)流擴(kuò)散方程模擬海域懸沙的運(yùn)動(dòng),床面泥沙源函數(shù)采用切應(yīng)力法,該模式在河口海岸地區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)研究中應(yīng)用較為廣泛(李孟國(guó)等,2003),模型的基本控制方程為:

式中:H為流動(dòng)水深,H=Z-Z0,c為懸沙濃度,Ex、Ey分別為x方向和y方向的懸沙紊動(dòng)系數(shù),Sc為單位面積上水體與海底的泥沙交換量,t為時(shí)間,Me為單位面積上在單位時(shí)間內(nèi)泥沙的沖刷量,τ 為水流對(duì)床面的切應(yīng)力,τ=ρu2*,u*= κVln(H/n),κ為卡門(mén)常數(shù),n為有效粗糙高度,u*為底部摩阻流速,ρ為水體密度,τcr為床面泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力,τcd為懸沙臨界沉降切應(yīng)力,ωs為懸沙沉速,g為重力加速度。

2.2 定解條件

2.2.1 懸沙場(chǎng)初始條件

2.2.2 邊界條件及相關(guān)參數(shù)確定

陸邊界條件,計(jì)算時(shí)采用法向含沙量梯度為零,即:

開(kāi)邊界條件:

在本次懸沙模型中,作為上游開(kāi)邊界的長(zhǎng)江口徐六涇、杭州灣澉浦?jǐn)嗝嫒狈ο到y(tǒng)的同步實(shí)測(cè)資料,通因此需要根據(jù)相關(guān)理論及歷史資料來(lái)設(shè)計(jì)這兩個(gè)斷面的含沙量過(guò)程線。

表1為長(zhǎng)江口2005年1月及2008年1月的月徑流量及月輸沙量值(水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì),2005),由表可知這兩個(gè)年份長(zhǎng)江口冬季的徑流量及輸沙量值的年際變化不大,均分別為300億立方米及300萬(wàn)噸左右,因此本文將長(zhǎng)江口徐六涇斷面2008年1月的實(shí)測(cè)含沙量過(guò)程線(張志林 等,2010)經(jīng)相位調(diào)整后作為模型中該斷面的泥沙開(kāi)邊界。

錢(qián)塘江的徑流量及輸沙量對(duì)杭州灣內(nèi)的水體含沙量影響較小,因此模型中沒(méi)有考慮錢(qián)塘江徑流的作用。本文根據(jù)錢(qián)塘江河口應(yīng)用較為廣泛成熟的挾沙力公式ψ=kv2/H(林秉南等,1981)以及2003年5月澉浦?jǐn)嗝娴膶?shí)測(cè)潮流及含沙量值(朱軍政等,2010),結(jié)合潮流模型計(jì)算的該斷面的潮流變化來(lái)設(shè)計(jì)含沙量過(guò)程線作為模型中澉浦?jǐn)嗝娴哪嗌抽_(kāi)邊界。

本模型在泥沙計(jì)算過(guò)程中采用迎流格式,當(dāng)挾沙水流自計(jì)算區(qū)域外流入時(shí),采用邊界含沙量作為計(jì)算條件,若水流自計(jì)算區(qū)域內(nèi)流出時(shí),邊界節(jié)點(diǎn)上的含沙量采用計(jì)算結(jié)果。

模型中泥沙沉速取0.3×10-4~2×10-4m/s;紊動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)取Ex=Ey=2.5 m2/s;床面泥沙沖刷系數(shù)取 Me=1.5×10-4kg/m2·s;卡門(mén)常數(shù) κ 取0.4,;有效粗糙高度n取0.000 4 m;泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力取τcr=0.2~2 N·m2;泥沙臨界沉降切應(yīng)力取τcd=0.15~1.5 N·m2。

表1 長(zhǎng)江口2005年1月及2008年1月月徑流量及月輸沙量

2.3 模型驗(yàn)證

根據(jù)已有潮流流場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果,結(jié)合上文所述的二維懸沙對(duì)流擴(kuò)散方程以及經(jīng)過(guò)模型不斷調(diào)試率定的各項(xiàng)泥沙參數(shù)和相關(guān)定解條件計(jì)算了2005年1月螺頭水道及其附近海域的泥沙場(chǎng),并采用2005年1月螺頭水道內(nèi)的4個(gè)潮流泥沙測(cè)站同步測(cè)量的含沙量數(shù)據(jù)對(duì)模型計(jì)算的含沙量結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證(圖7-8),由圖可知,各測(cè)站的含沙量模擬結(jié)果總體較好,含沙量的隨潮變化趨勢(shì)與實(shí)測(cè)值接近,這其中小潮時(shí)1#站、3#站及5#站的含沙量驗(yàn)證結(jié)果相對(duì)較差,由圖可見(jiàn),小潮時(shí),這3個(gè)站的含沙量曲線的變化相對(duì)大潮來(lái)說(shuō)較為雜亂,這可能是由于小潮時(shí),水體的湍混作用減弱,泥沙梯度增大,進(jìn)而有利于懸沙的沉降和再懸浮,使得含沙量的起伏變化較大潮明顯,而由于二維模型的局限性,本次泥沙模型中難以體現(xiàn)含沙量梯度對(duì)懸沙沉降和再懸浮程度的影響,因此小潮時(shí)這3個(gè)站的含沙量計(jì)算值的隨潮變化與實(shí)測(cè)值存在較大的誤差。觀察驗(yàn)證結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),觀測(cè)時(shí)期的小潮含沙量大于大潮含沙量,經(jīng)分析,這主要是由于本次實(shí)測(cè)站位觀測(cè)時(shí)間的前一個(gè)潮周期潮汛明顯大于觀測(cè)時(shí)期,大潮汛時(shí)較大的潮差可能會(huì)在杭州灣內(nèi)引起大量懸沙懸浮,含沙量增加,而這股高含沙水體通過(guò)潮流的反復(fù)搬運(yùn)作用輸運(yùn)到螺頭水道需要一定的時(shí)間,到達(dá)螺頭水道時(shí)恰逢小潮時(shí)期,從而引起了螺頭水道內(nèi)小潮期含沙量異常增大的情況發(fā)生。

圖7 各測(cè)站大潮含沙量驗(yàn)證

圖8 各測(cè)站小潮含沙量驗(yàn)證

2.4 模擬懸沙場(chǎng)分布特征

通過(guò)提取懸沙場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果,繪制了螺頭水道海域大、小潮時(shí)期漲落急特征時(shí)刻的含沙量分布等值線圖(圖9-10)。由圖可見(jiàn),螺頭水道海域由西至東,含沙量逐漸減小,小潮期含沙量大于大潮期;含沙量等值線分布不僅隨潮型變化,還和水體運(yùn)動(dòng)方向即漲落潮流有關(guān)。

大潮漲急時(shí)刻,在漲潮流的主流流路上,含沙量等值線向漲潮流方向突出,這主要是因?yàn)闈q潮流為外海較低濃度含沙水體,主流路徑上的水體泥沙含量明顯低于同一斷面中其他區(qū)域的泥沙含量,這也說(shuō)明了螺頭水道內(nèi)的含沙量大小主要受過(guò)境泥沙控制,本地泥沙再懸浮的作用相對(duì)較?。淮蟪甭浼睍r(shí)刻,與漲急時(shí)刻相似,在落潮流的主流流路上,含沙量等值線向落潮流方向突出,亦即主流路徑上來(lái)自杭州灣方向的相對(duì)高含沙落潮流水體運(yùn)動(dòng)速度較同一斷面上其他水域水體運(yùn)動(dòng)速度快,從而增加了這一路徑上的水體含沙量,此外,由于落潮流來(lái)自相對(duì)泥沙濃度較高水域,這使得落急時(shí)刻螺頭水道內(nèi)的含沙量等值線向外海移動(dòng),即同一位置水域含沙量落急時(shí)刻略大于漲急時(shí)刻。與大潮時(shí)特征時(shí)刻的含沙量分布變化不同,小潮時(shí)漲落急特征時(shí)刻含沙量等值線的變化相對(duì)不明顯,這主要是由于小潮時(shí)水動(dòng)力條件較弱,水體運(yùn)動(dòng)速度慢,漲落潮主流運(yùn)動(dòng)速度優(yōu)勢(shì)不明顯所造成的。

圖10 小潮漲落急含沙量分布圖

3 懸沙特性分析

3.1 懸沙輸運(yùn)趨勢(shì)分析

3.1.1 區(qū)域懸沙輸運(yùn)趨勢(shì)

圖11為根據(jù)懸沙場(chǎng)計(jì)算結(jié)果繪制的螺頭水道海域大、小潮單寬凈輸沙趨勢(shì)分布圖,由圖可知,在螺頭水道內(nèi)存在兩股明顯相反的泥沙凈輸移趨勢(shì),這兩股趨勢(shì)在水道內(nèi)南北分明,而這主要是由于螺頭水道內(nèi)的漲落潮主流流路差異所造成的。漲落潮主流流路不同導(dǎo)致在螺頭水道內(nèi),特別是南北近岸地區(qū),漲落潮流分配極為不均,形成明顯的漲潮優(yōu)勢(shì)流或落潮優(yōu)勢(shì)流,進(jìn)而使得這些區(qū)域內(nèi)水體出現(xiàn)單向的漲潮流方向輸沙或是落潮流方向輸沙。在兩個(gè)凈輸沙趨勢(shì)的交匯處,即接近水道中部的深水區(qū)域,由于漲落潮流差異相比近岸水域小,因此單寬凈輸沙量也相對(duì)較小,且輸沙方向不定,漲落潮方向的凈輸沙趨勢(shì)均存在。水道內(nèi)單寬凈輸沙趨勢(shì)的大、小潮差異并不大,盡管小潮時(shí)期水道內(nèi)的水體含沙量高于大潮時(shí)期,但是由于小潮時(shí)水體的水動(dòng)力相對(duì)較弱,漲落潮優(yōu)勢(shì)流沒(méi)有大潮時(shí)明顯,因此在水體凈輸沙量值上較大潮時(shí)小。

圖11 大、小潮泥沙輸運(yùn)趨勢(shì)分布圖

對(duì)比圖5所示的螺頭水道內(nèi)的大、小潮余流場(chǎng)分布圖,可以發(fā)現(xiàn)水道內(nèi)的水體凈輸沙趨勢(shì)和余流分布情況相類(lèi)似,即各點(diǎn)的凈輸沙方向基本與該處的余流方向相一致,且凈輸沙量值大小也和余流強(qiáng)弱程度息息相關(guān),余流較大處凈輸沙量值大,余流較小處凈輸沙量值小。因此,在螺頭水道內(nèi),余流的方向和大小一定程度上表明了物質(zhì)輸運(yùn)(主要是懸浮泥沙)的趨勢(shì)和強(qiáng)度。

3.1.2 特征斷面懸沙輸運(yùn)趨勢(shì)

由以上分析可知,螺頭水道內(nèi)漲落潮方向的凈輸沙趨勢(shì)均存在,且從數(shù)值上看差異并不大,因此需要通過(guò)定量的方法判斷螺頭水道內(nèi)的懸沙凈輸運(yùn)方向,為此在模型中螺頭水道近東西口門(mén)處分別布置一個(gè)斷面,根據(jù)懸沙場(chǎng)的模擬結(jié)果計(jì)算了這兩個(gè)斷面的凈輸沙量,作為分析螺頭水道懸沙凈輸運(yùn)方向的依據(jù)。圖12為斷面布置示意圖,表2為兩個(gè)斷面大、小潮時(shí)凈輸沙量值統(tǒng)計(jì)結(jié)果(統(tǒng)計(jì)結(jié)果落潮流方向?yàn)檎?,漲潮流方向?yàn)樨?fù))。

圖12 凈輸沙量計(jì)算斷面布置示意圖

由表2的計(jì)算結(jié)果可知,無(wú)論大、小潮,斷面的凈輸沙方向均為落潮流方向,即由螺頭水道向外海方向輸沙。從數(shù)值上看,同一潮型條件下,斷面的凈輸沙量值相差不大,這表明在螺頭水道內(nèi),懸沙的沉降和再懸浮作用并不明顯,水道內(nèi)的海床相對(duì)較為穩(wěn)定,螺頭水道主要作為長(zhǎng)江口及杭州灣向外海輸沙的主要通道而非主要沉積區(qū)域;在不同的潮型條件下,大潮的斷面凈輸沙量明顯大于小潮,雖然計(jì)算的懸沙場(chǎng)中螺頭水道海域小潮時(shí)的含沙量大于大潮,但由于大潮時(shí)的水動(dòng)力較強(qiáng),對(duì)泥沙凈輸運(yùn)量的影響明顯大于含沙量的影響,因此大潮時(shí)通過(guò)螺頭水道向外海輸運(yùn)的泥沙量值仍大于小潮。

表2 斷面凈輸沙量計(jì)算結(jié)果

3.2 含沙量與水動(dòng)力關(guān)系

在海域中,水動(dòng)力是導(dǎo)致泥沙懸浮輸移的最主要?jiǎng)恿σ蛩刂?,已有的關(guān)于海域水體中含沙量與水動(dòng)力關(guān)系的研究成果表明,含沙量的大小通常與潮流流速的大小存在一定的相關(guān)性。本文在螺頭水道中部由西至東分別提取了4個(gè)特征點(diǎn)的大、小潮流速及含沙量值,繪制成同步的過(guò)程線,以探求水道內(nèi)含沙量與水動(dòng)力之間的關(guān)系。由于這4個(gè)點(diǎn)分別位于水道內(nèi)流速較大的中部,水深也較大,漲落潮流分配相對(duì)平衡,排除了地形等因素的干擾,因此能基本地反映水道內(nèi)水動(dòng)力與含沙量的相關(guān)關(guān)系。限于篇幅,僅列出大潮時(shí)期各特征點(diǎn)流速及含沙量同步過(guò)程線圖,圖中流速漲潮為負(fù),落潮為正。

由圖13可見(jiàn),各特征點(diǎn)含沙量變化周期都約為流速量值變化周期的一倍,這表明在螺頭水道內(nèi),含沙量與潮流流速存在的一定的相關(guān)性。仔細(xì)觀察還可以發(fā)現(xiàn),各點(diǎn)一個(gè)周期內(nèi)含沙量的最大值和最小值均出現(xiàn)在潮流轉(zhuǎn)流時(shí)刻附近1h左右的時(shí)段內(nèi),即含沙量的變化與漲落潮變化過(guò)程存在著較大的關(guān)系。由圖可知,當(dāng)潮流由落潮流轉(zhuǎn)為漲潮流時(shí),各點(diǎn)水體含沙量開(kāi)始從峰值回落直到漲潮流轉(zhuǎn)為落潮流時(shí),含沙量達(dá)到最小值,繼而隨著落潮流過(guò)程開(kāi)始,含沙量逐漸增高,直到下一個(gè)轉(zhuǎn)流時(shí)刻達(dá)到含沙量的峰值。分析原因,主要是由于當(dāng)螺頭水道內(nèi)水流方向?yàn)闈q潮流方向,整個(gè)海域處于漲潮過(guò)程時(shí),漲潮流將外海的低濃度含沙水體帶入螺頭水道內(nèi),使得水道內(nèi)的含沙量降低,與此過(guò)程相反,落潮時(shí)期,來(lái)自杭州灣方向的相對(duì)高濃度含沙水體進(jìn)入螺頭水道內(nèi),提高了水道內(nèi)的泥沙含量。由此可以看出,螺頭水道內(nèi)的懸沙含量受水道上下游水體含沙量變化的影響較大,當(dāng)?shù)啬嗌车某两岛驮賾腋〕潭认鄬?duì)較小,使得含沙量值對(duì)潮流流速的變化響應(yīng)不顯著,含沙量值曲線的波動(dòng)主要反映了螺頭水道上下游水體內(nèi)含沙量對(duì)水動(dòng)力變化的響應(yīng),水道內(nèi)的懸沙輸運(yùn)則以平流作用為主。

圖13 各特征點(diǎn)大潮流速及含沙量過(guò)程線圖

4 結(jié)論

本文利用舟山螺頭水道內(nèi)的實(shí)測(cè)水文泥沙數(shù)據(jù)以及相關(guān)同步潮位資料建立了以螺頭水道海域?yàn)橹攸c(diǎn)研究區(qū)域的二維潮流泥沙數(shù)學(xué)模型,模型經(jīng)驗(yàn)證能較好地反映螺頭水道內(nèi)的懸沙分布及輸運(yùn)特性,通過(guò)分析懸沙場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果得到以下結(jié)論:

(1)螺頭水道內(nèi)含沙量由西至東逐漸減小,落潮時(shí)水道內(nèi)整體含沙量提高,含沙量等值線外移,漲潮時(shí)則相反,水道內(nèi)含沙量等值線的形狀與漲落潮主流的流路偏向有關(guān);

(2)螺頭水道內(nèi)存在兩股相反的懸沙凈輸運(yùn)趨勢(shì),分別與水道內(nèi)漲落潮主流流路偏向相對(duì)應(yīng),水道中部的單寬凈輸沙量值明顯小于近岸處,螺頭水道內(nèi)的總體凈輸沙方向?yàn)槁涑绷鞣较?,量值上大潮大于小潮?/p>

(3)含沙量變化與漲落潮流變化過(guò)程密切相關(guān),水道內(nèi)為漲潮流時(shí),含沙量減小,落潮流時(shí),含沙量增大,水道內(nèi)的懸沙輸運(yùn)以平流作用為主,沉降及再懸浮作用小,是長(zhǎng)江口及杭州灣向外海輸沙的主要通道而非主要沉積區(qū)域。

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