1、海床演變、近岸人工島規(guī)劃布置以及沖刷防護(hù)均與細(xì)泥沙的輸移有著緊密的關(guān)系。這些問(wèn)題可通過(guò)研究細(xì)泥沙在海岸水域的輸移過(guò)程和運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析。近年來(lái)，隨著河流入海泥沙的減少和海岸區(qū)域的開(kāi)發(fā)建設(shè)，海床經(jīng)歷著各種變化，原有的平衡受到破壞，侵蝕作用加強(qiáng)，有必要對(duì)泥沙輸移后的海床變化和侵蝕區(qū)域構(gòu)筑物周圍沖刷防護(hù)進(jìn)行研究。現(xiàn)有數(shù)值模型以結(jié)構(gòu)網(wǎng)格模型居多，但天然海岸邊界曲折復(fù)雜，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格模型能很好地給出不規(guī)則岸線周圍物質(zhì)運(yùn)動(dòng)特征。實(shí)際海域中波流作用下的

2、三維運(yùn)動(dòng)特征明顯，作為細(xì)泥沙輸移的動(dòng)力和載體，真實(shí)的近岸流動(dòng)對(duì)海床演變和平衡剖面的塑造起著重要影響。基于先前的非結(jié)構(gòu)環(huán)流模型未考慮波浪作用和現(xiàn)有輻射應(yīng)力公式的限制，針對(duì)存在粘性和非粘性成分泥沙的實(shí)際粉沙海床，建立了波流作用下非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的三維混合細(xì)泥沙數(shù)學(xué)模型并對(duì)此類海床泥沙輸移特征進(jìn)行了研究;針對(duì)海底構(gòu)筑物周圍床面泥沙輸移后的變化進(jìn)行了聯(lián)鎖排防護(hù)下的物理模型試驗(yàn)。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)在建立的三維波流模型中，控制方程由改進(jìn)

3、水面函數(shù)的波浪輻射應(yīng)力結(jié)合水滾效應(yīng)添加到原始方程組成，考慮了波流作用下的水體擴(kuò)散和底部非線性的切應(yīng)力。將建立的波流模型對(duì)近岸水體的三維流動(dòng)特征進(jìn)行模擬。通過(guò)模擬已有水槽試驗(yàn)中平坦斜坡、不規(guī)則斜坡和人工島周圍的波生流，再現(xiàn)了淺水區(qū)域的復(fù)雜流態(tài)。模型通過(guò)改進(jìn)后的波浪輻射應(yīng)力并結(jié)合水滾效應(yīng)能準(zhǔn)確給出斜坡上沿程分布的回流速度。各試驗(yàn)水槽的模擬結(jié)果均和已有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)一致，模型能很好地模擬近岸區(qū)域的水流特征，為細(xì)泥沙輸移提供水動(dòng)力計(jì)算基礎(chǔ)。

4、　　(2)在混合細(xì)泥沙海床的模型建立中，細(xì)泥沙在波流作用下的輸移采用懸移質(zhì)對(duì)流擴(kuò)散方程進(jìn)行計(jì)算。模型考慮了粘性和非粘性成分泥沙的沉降速度、侵蝕與沉降通量。細(xì)泥沙輸移引起的海床變化考慮了這兩類性質(zhì)泥沙的貢獻(xiàn)。將建立的混合細(xì)泥沙模型對(duì)我國(guó)渤海遼東灣區(qū)域的粉沙海床進(jìn)行應(yīng)用研究。在模型結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證中，可以得出模型考慮粘性和非粘性成分泥沙比僅考慮粘性成分泥沙能給出準(zhǔn)確的泥沙濃度變化過(guò)程。非粘性成分的泥沙沉降和侵蝕通量均較大，但粘性成分泥沙引

5、起的海床變化大于非粘性細(xì)泥沙引起的海床變化，粘性成分泥沙輸移對(duì)海床變化作用明顯，非粘性成分泥沙的凈輸移相對(duì)小。模型計(jì)算的海床相對(duì)于以前河流泥沙輸入下岸線周圍沉積減小，淺水區(qū)域侵蝕作用相對(duì)明顯。
　　(3)考慮到當(dāng)前三維模型計(jì)算波流作用下海床年沖淤變化的耗時(shí)性，采用地形加速因子對(duì)海床沖淤變化進(jìn)行約減計(jì)算。將地形加速因子應(yīng)用到已有的細(xì)泥沙水槽試驗(yàn)中，模型計(jì)算的波流作用下泥沙濃度和床面變化均與試驗(yàn)數(shù)據(jù)一致。在實(shí)際海域加速因子應(yīng)用計(jì)算中，

6、波浪采用沿岸輸沙平衡下的年特征代表波浪，對(duì)遼東灣海域近岸人工島布置下的海床變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，得出在近岸人工島周圍細(xì)泥沙輸移后的局部沖刷明顯。
　　(4)在極限波浪和水流共同作用下對(duì)細(xì)泥沙海床鋪設(shè)的管道進(jìn)行聯(lián)鎖排防護(hù)下的沖刷試驗(yàn)研究。在試驗(yàn)水槽中采用黃河口天然粉沙制作模型床面，對(duì)管道周圍粉沙床面細(xì)泥沙輸移下的侵蝕過(guò)程進(jìn)行研究。在管道上方鋪設(shè)混凝土聯(lián)鎖排進(jìn)行防護(hù)，對(duì)聯(lián)鎖排的穩(wěn)定性及其對(duì)管道防護(hù)下引起周圍床面的二次沖刷進(jìn)行研究，并給出聯(lián)鎖排