本文是工程硕士论文，主要研究瓯江口大规模围海工程对周边水动力环境的影响。

1绪论

1.1研究背景及意义

随着社会经济的和技术的不断发展，陆地资源不断紧缺与人口不断增长的矛盾也日益突出。尤其是区域经济发达的河口、海岸地区，人口聚集，土地的缺乏严重制约着这些地区的经济发展，这一问题更加严重。而海洋拥有丰富的自然资源和广阔的空间，尤其在滩涂资源丰富的沿海地带，滩涂幵发，围海造田是缓解人口不断增长与陆地资源不断紧缺这一矛盾的重要途径。但是在开发海洋资源的同时也对海洋环境产生有些影响。因此，如何合理利用海洋资源，保护好海洋环境，使海洋资源得到持续利用和经济得到持续发展是一个重要课题。我国是世界上的海洋大国之一，拥有1.8万km长的海岸线和6500个沿海岛均，海域广大而辽阔，海洋资源丰富，具有巨大的开发潜力。但同时我国也是世界上人口最多的国家之一，人均陆地资源很少，人口不断增长和土地资源紧缺的矛盾随着经济的发展也在日益加剧。向海洋要资源、要效益，已成为我们国家经济发展的战略选择。近年来我国的海洋工程经济得到了快速发展，如在沿海滩涂筑堤挡潮、变海为陆等。但是在开发海洋资源的同时也带来了一定海洋环境问题，如盲目幵发利用的现象严重，海洋生态平衡遭到破坏等。因此，为了防止和制止海洋环境进一步恶化，必须对沿海资源进行科学的规划和管理，综合统筹开发利用，进而使海洋资源得到可持续性发展和利用，以促进社会经济的发展，使之更好地为我国社会主义现代化建设服务。河口、海岸地区，是链接海洋和陆地水域的枢纽，各种陆地资源和海洋资源在这里汇合，历来为经济发达，人类生活聚集之地。在我国，经济发达的城市也多集中在沿海河口地区，如珠江口河长江口等。随着经济的发展，这些地区人口增长和土地资源紧缺的问题也日益突出。但同时这些地区的滩涂资源十分丰富，是城市拓展的重要区域。因此，在沿海围海造田，以发展生产为目的的工程越来越多。这些工程对促进沿海地区经济发展、社会进步、环境改善和人民生活水平提高方面，均起到了重大的作用。但同时也会带来无法预料的后果，如曲折的海岸线被简单地填成直线，滩涂湿地被石块制的人工堤岸所取代，海生物的栖息地遭到破坏，使陆地接近海底深槽等；最易出问题的是在河流入海口的围海工程，这种工程往往会使得入海口变得狭窄，易造成海水倒灌、水灾内错等多种灾害。

河口区域的自然环境，受天文、气象以及邻近海岸环境的影响，也受入海河流流域内人类活动的影响，特别是水土保持情况的变化，导致入海液体，固体径流变化的影响，在多种因素变化的影响之下，河口地形呈现出逐时、逐潮、逐月、逐年的不同周期的变化。一般而言，自然的变化，虽然也有短暂突发性的变化，但通常是有规律的和缓慢的变化。而一项围海工程在几个月或几年内完成后，往往导致突然地变化。这种变化必将会对海岸动力环境带来影响，在一定范围内引起自然环境相对平衡状态的破坏，比如工程区域流场的变化、岸滩冲游变化等等。所以在进行围海造地的时候，必须全面考虑各种因素的影响。因此研究河口海岸动力不仅对海岸工程本身有重大意义，对工程完工后的海域环境的意义更为重大。河口海岸地区是水流（径流、沿岸流等）、潮沙、波浪相互作用的区域，其动力因素复杂多变。径流、潮流、波浪等海洋动力因素都有各自不同的运动规律，径流不仅年内有洪水期、枯水期之分，而且多年又有丰水年、少水年之别；潮汝具有很强的周期性变化；而波浪则有随机性变化等。其各种动力过程親合多交，演变机制复杂。这些构成了河口海岸地区水动力环境的复杂性和脆弱性。同时由于河口海岸地区具有地形变化复杂’岛均众多、浅滩密布，水道纵横等特点，所以在进行海岸、海洋资源开发活动时必须对该地区的自然环境规律有一定的了解。因此，积极开展对河口海岸地区水动力环境因素的研究，对合理的利用和开发海洋资源，保护海岸动力环境和实现人类与海洋和谐可持续发展具有十分重要的现实意义。

1.2围海工程研究进展

平原型滩涂资源，在外形上比较平直，呈带状毗连海岸，比较宽广，面积较大。河口型滩涂资源，外形上似河滩地，分布在河口的两侧和河口岛均的周围，面积视河口外形和来水来沙而定。港湾型滩涂资源贴近港湾周边分布，一般比较弯曲、狭窄，面积也不太大。与滩涂资源类型相对应，围海工程按地形地貌可分为平直海岸围海工程、河口围海工程、港湾围海工程、海岛闱海工程和人工岛围海工程。我国对滩涂开发治理有着悠久的历史，据历史考证，中国东部的黄淮海平原、长江下游平原、珠江三角洲及下辽河平原约有两亿亩的土地都是历史上滩涂游积和开发的结果。建国以来，据不完全统计，江苏、浙江、福建、广东等10个省市的围海造田面积将近5400km2。尤其是自从2003年以来⑴，中国的围海造地运动正在以数倍于过去的速度高速发展。2003年的围海面积是22km2，2004年则达到了 54kin2, 2005年以后每年围海的面积都超过100km2。这些大规模围海工程的开发利用，除获得了显著的经济效益外，对促进沿海地区经济发展、社会进步、环境改善和人民生活水平提高方面，均起到重大的作用。

2瓿江口水文环境与开发建设

2. 1地貌特征

瓶江延绵400公里，位于浙江省南部，流域总的地势是西南高、东北低，总落差1080m,流域面积1.79万km2，水系悠长而灵秀，沿岸广阔又富饶，是浙江的第二大河。河口属于与山区it邻的陆海双相河口，感潮河段长约78km，潮区界达温溪。如图2.1所示，以上河段为径流段，河道狭窄，落潮较大。至龙湾河段为径流-潮流过渡段，河床由窄变宽，沿程有楠溪江等支流汇入，发育有江心均、七都涂等岛均。龙湾至黄华为潮流段，河床展宽，在入海口处被灵昆岛分为南口、北口；南口进口设有潜坝，高至1.3m (吴池高程），低潮位时潜现不能过流；北口为主要潮径流通道。黄华以东为瓶江口外海域，口外海域口外海域岛均众多、水道纵横、滩糟交错、地形复染多变。半岛工程主要包括温州浅滩围涂工程、洞头五岛连桥工程、灵昆大桥等组成。其中温州浅滩围涂工程就是在龙湾区灵昆岛东侧到洞头县霓的岛西侧的滩涂上，建南北两条围涂大堤（北堤长14.5公里，南堤长约23公里），把灵昆岛与霓均岛的高滩连成一片，两岛之间可围涂13.2万亩(一期3.6万亩、二期9.6万亩)。浅滩围涂工程北堤（灵霓北堤）是我国目前最长的跨海大堤，目前浅滩围涂一期工程已完工，浅滩围涂〔期工程正处于建设阶段。

3数学模型........... 14

3.1 波浪数学模型........... 14

3.1.1 基本方程........... 14

3.1.2 数值解法........... 15

4.1.3源项处理及边界条件........... 17

3.2潮流数学模型........... 19

3.3 耦合模型的实现...........23

3.4 本章小结........... 23

4瓯江口水动力环境模拟研究........... 24

4.1模型设置 ...........24

4.2模型验证与结果分析........... 26

4.2.1 风成浪验证........... 26

4.2.2潮流验证...........28

4.2.3 结果分析........... 31

4.3波浪模拟计算........... 32

4.4 本章小结........... 36

5温州浅滩围涂工程对周边水动力环境的影响........... 38

5.1 工程概况........... 38

5.2模型设置........... 38

5.3工程对波浪场的影响...........40

5.4工程对潮流场的影响........... 46

5.5 本章小结........... 54

结论

本文采用MIKE系列软件，考虑风、径流、波浪和潮流作用对瓯江口二维潮流数学模型及波浪场进行了模拟计算，在对实测资料验证的基础上，对瓯江口区域波流相互作用机制进行了研究；并将其应用于温州浅滩围涂工程研究中。分析了工程建设对水动力场的影响以及不同条件下的波浪分布情况。主要结论有：

(1)潮汐属于非正规浅海半日潮，口内的高、低潮位随瓯江上游来水增大而抬高，潮差减小；口外潮差南北差别不大，东西变化由海域外侧向龙湾~黄华区段增大其中平均潮差4m以上。潮流作用动力强，涨落潮流总体上呈往复流明显，落潮流历时大于涨潮流历时的规律。入射波浪主浪向为N~E~S向，各月平均H1波高为0.93-1.46m。常风向为N~NNW?NE向，全年平均风速3.8m/s，强风向为SSW向，最大风速32m/s。

(2)在对实测资料验证的基础上对瓯江口波流作用机制进行研究。结果表明：潮流对波浪有较大的影响，尤其是在中水道、黄大岱水道等潮流作用较强的区域，考虑波流耦合效应能够产生更强的波浪条件。波浪对潮位的影响很小，对流速的影响较大。在地形上，波浪对流速的影响幅度总体上呈现浅水区域大于深水海域，复杂地形区域大于简单地形区域的趋势；同一水域中，落潮憩息时刻，波浪流速的影响幅度最大。

(3)由于瓯江口外岛屿众多，如玉环岛、大小门岛、霓屿岛等，掩护了河口及其海域，波浪在由外海向河口区域传播的过程中衰减很快，对口内水域影响很小。其中N-NE向入射波浪全部被玉环岛等岛屿阻挡；E?SSE向入射波浪主要从鹿栖岛-大门岛-青山岛水域进入瓯江河口，并迅速衰减；S向入射波浪在传播过程中，受到的阻栏小，波能衰减小，对河口的影响较大。

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