一种提高环抱式港池水体交换能力的设计方法
【专利摘要】本发明涉及一种提高港池水体交换能力的设计方法，其特征在于主要包括：步骤一，建立平面二维对流扩散数学模型；步骤二，对港区水体交换能力进行评价；步骤三，环抱式港池水体交换机理分析；步骤四，工程方案计算及影响水体交换功能改善主要因素分析；步骤五，形成提高环抱式港池水体交换能力的工程改善方案。本发明能够通过计算港区Peclet数分布，得出对流与扩散之间的关系及影响港区水体交换的主要因素，从而揭示提高环抱式港区水体交换能力的机理，可对设置水体交换通道的方案进行优化设计，进而提高港池水体交换能力。
【专利说明】一种提高环抱式港池水体交换能力的设计方法
【技术领域】:
[0001]本发明属于港口航道工程【技术领域】，特别是涉及一种提高环抱式港池水体交换能力的设计方法。
【背景技术】:
[0002]随着我国经济建设的快速发展，深水岸线已经成为日益稀缺的资源。采用环抱式港池，能有效增加岸线资源，同时防浪挡沙、减少泥沙回淤。然而，环抱式港池也有其不利的一面，由于进出港的潮流通道只有一个口门，致使港区内外的水体交换能力较弱。如港区内发生污染，则污染水体不易排出，对港区环境有不利影响。因此，解决环抱式港池水体交换能力改善问题具有重大现实意义。
[0003]目前，有关提高环抱式港池水体交换能力的研究主要有开通水体交换通道、设立抽(灌)水站和利用河道排涝等方法。何杰等人在《水利学报》增刊2007年10月发表的“挖入式港池水体交换能力研究”一文中提出，以广州港南沙港区挖入式港池为例，通过潮流运动的数值模拟和河涌断面潮量的计算，探讨连通河涌的位置和开通方式，可有效地起到港池与外界水体交换的作用，但该方法还存在如下明显不足:一是对水体交换能力机理认识尚不清晰，所述工程措施方案缺乏理论依据；二是未对水体交换通道的断面尺寸进行研究，没有给出具体的工程措施的设计参数。张玮等人在《水运工程》2013年04期发表的“环抱式港池水体交换与改善措施研究”一文中提出，以规划中的连云港徐圩港区为例，利用对流扩散模型方法，模拟计算潮流作用下环抱式港池水体半交换周期，以探讨改善港池水质的工程措施及其效果，但该方法同样存在如下明显不足:一是未对港区水体交换的机理进行研究；二是未具体给出工程措施的设计参数。因此，如何克服现有技术的不足已成为当今港口航道工程【技术领域】中亟待解决的重点难题之一。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种提高环抱式港池水体交换能力的设计方法，本发明能够通过计算港区Peclet数分布，得出对流与扩散之间的关系及影响港区水体交换的主要因素，从而揭示提高环抱式港区水体交换能力的机理，可对设置水体交换通道的方案进行优化设计，进而提高港池水体交换能力。
[0005]根据本发明提出一种提高环抱式港池水体交换能力的设计方法，其特征在于包括如下具体步骤:
[0006]步骤一，建立平面二维对流扩散数学模型:在已建立并经验证的二维潮流数学模型基础上，增加对流扩散模块，利用潮流模型的水动力结果计算物质传输过程；在进行潮流数值计算时，对于开边界，由东中国海潮波数学模型提供；对于闭边界，取法向流速为0，同时采用干湿判别方法进行动边界处理，利用实测水文资料对模型参数进行率定，验证达到精度要求后，再进行潮流数值模拟，所述二维平面潮流数学模型的控制方程见式(I)连续方程、式(2)和式(3)运动方程:[0007]
【权利要求】
1.一种提高环抱式港池水体交换能力的设计方法，其特征在于包括如下具体步骤:步骤一，建立平面二维对流扩散数学模型:在已建立并经验证的二维潮流数学模型基础上，增加对流扩散模块，利用潮流模型的水动力结果计算物质传输过程；在进行潮流数值计算时，对于开边界，由东中国海潮波数学模型提供；对于闭边界，取法向流速为O，同时采用干湿判别方法进行动边界处理，利用实测水文资料对模型参数进行率定，验证达到精度要求后，再进行潮流数值模拟，所述二维平面潮流数学模型的控制方程见式(I)连续方程、式(2)和式(3)运动方程:
【文档编号】E02B1/00GK103774605SQ201410012185
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】张玮, 陈祯, 杨松, 孙宏杰, 刘杰, 黄丽蓉, 邹俊杰 申请人:河海大学, 南京河海科技有限公司