伶仃洋潮流动力与湾口型态关系研究.doc

伶仃洋潮流动力与湾口型态关系研究 沈汉堃m，最大仅3m多。水流运动呈往复流。伶仃洋西侧有蕉门、洪奇门和横门三条水道汇入，年均承接珠江流域径流量1742亿m3，占八大口门总泄量的53.4%，沙量3389万t，占八大口门总泄量的47.7%。 近100年来，内伶仃洋水下地形基本维持三滩两槽的格局，海区冲淤演变具有西滩外延，中滩扩展、东滩稳定和东、西两槽日渐缩窄的特点。但近20年来，蕉门、洪奇门及横门口门向外延伸较快，湾口型态变化较大，对伶仃洋水域潮流动力产生深刻的影响。本文通过数学模型探导不同的喇叭型态伶仃洋潮动力变化情况。 2伶仃洋岸线演变 在上世纪80年代以前，伶仃洋的河势发展是以口门自然延伸为主的过程，而80年代以后，则是围垦工程活动为主引起的口门快速延伸， 20年左右内伶仃洋水域面积已减少了约22％，但无论是前者或后者，伶仃洋三滩两槽的大格局基本不变。 伶仃洋三滩二槽大格局是1901年以后才开始明显形成的。洪奇门出海水道，近百年来随着东北面万顷沙尾滩不断淤长亦向东南延伸，1883年—1916年的滩地沿东南延伸速度年均达100m。在1883年海图中，蕉门口外滩地还不甚发育。到20世纪前后，才陆续出现鸡抱沙浅滩、龙穴浅滩和弱沙浅滩等，并不断扩大。 从80年代中以来，人类滩涂资源开发工程活动较为剧烈。近20年来，蕉门口围垦总面积约为35 km2，蕉门形成一主一支的格局，蕉门延伸段长约12km，凫洲水道长约5km。万顷沙共围垦的面积约52 km2，蕉门延伸段的右岸线向东南延伸约17km，洪奇门水道左岸线向东南延伸约8km。横门岛以东及以南共围垦约29 km2，横门南槽西侧浅滩共围垦面积约47 km2，淇澳岛周边围垦面积约10 km2。伶仃洋东滩交椅湾和大铲湾开发成陆的面积共44.3 km2，岸线向外平移约2km，两湾之间的岸滩成陆面积为14 km2，占23％，岸线向外伸长平移约0.9km。 3伶仃洋水动力模型 珠江三角洲地区河网交错，入海口门多，水流受潮汐影响显著，在径流与潮汐的共同作用下，研究伶仃洋不同岸线对水文要素影响变化的规律，需要将河网和河口作为一个整体进行研究。河网一维水流模型采用半隐式有限元法，模型上边界到高要、石角、博罗、麒麟咀、老鸦岗、石咀，下边界至珠江三角洲八大口门站，大虎、南沙、冯马庙、横门、灯笼山、黄金、西炮台和黄冲站。二维水流模型是采用正交贴体坐标系，通过压力校正技术计算，模型上边界至黄埔、大盛、泗盛、三沙口、亭角、大陇滘、横门、灯笼山、黄金、横山、石咀，下边界东至伶仃洋东侧的香港半岛、西至黄茅海西侧的鹅头颈，南至外海-40m水深处，计算域内江心洲均按多连通域处理，河道内网格线沿河势延伸，边界网格线贴合边界。 一维水流计算非恒定基本方程及汊口连接如下： 式中A代表河道过水断面面积，Q代表断面流量，q代表均匀旁侧入流，Qc代表集中旁侧入流，δ为Diracδ，z代表水位，K代表流量模数，由谢才公式计算。 汊口流量连续方程：进出每一汊口必须与该汊口蓄水量的增减相平衡，即 式中，Ω，z分别代表汊口的蓄水量与水位，Ac代表汊口的蓄水面积(汇合区面积)，Qi，z分别代表通过i河道断面进出该汊口的流量与汊口水位。 水位衔接方程：各汊口相连汊道的水位应相等，即 二维曲线坐标系下水流连续方程和动量方程如下： 式中：v为、方向上的流速，、、、为垂直面上应力。 式中：为紊动粘性系数，表达式为 数学模型地形采用1998年～2000年测地形图。一二维水流数学模型通过1999年7月、2001年2月和1998年6月等水文组合连续多潮周期的率定与验证，潮位过程的相位计算与实测一致，潮位峰谷值的计算偏差在0.10m以内的单站合格率超过85%；计算流量过程与实测峰谷值的偏值在20%以内的单站合格率超过80%；各河道糙率值在0.015～0.034之间。通过验证，水流模拟精度基本满足工程规划精度要求。 4不同湾口型态与伶仃洋潮流动力关系研究 不同湾口型态对对伶仃洋潮动力变化规律研究，分成三部分，第一部分为研究伶仃洋治导线形成后伶仃洋潮动力变化规律，第二部分研究伶仃洋进一步演变后潮动力变化情况，第三部分研究伶仃洋变成伶仃河潮动力变化规律。本文主要是研究不同湾口型态对对伶仃洋潮动力变化规律，故计算的水文组合是枯季2001年2月。 4.1 伶仃洋治导线方案潮位变化规律 上世经90年代，珠江委针对伶仃洋海区西滩浅槽淤积严重、不利于泄洪，西滩外延