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崇明东滩鸟类栖息地优化工程区海堤水闸外侧引水渠冲淤数值模拟

鲁佩仪 朱建荣 钱伟伟 袁琳

鲁佩仪, 朱建荣, 钱伟伟, 袁琳. 崇明东滩鸟类栖息地优化工程区海堤水闸外侧引水渠冲淤数值模拟[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2020, (3): 43-54. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941013
引用本文: 鲁佩仪, 朱建荣, 钱伟伟, 袁琳. 崇明东滩鸟类栖息地优化工程区海堤水闸外侧引水渠冲淤数值模拟[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2020, (3): 43-54. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941013
LU Peiyi, ZHU Jianrong, QIAN Weiwei, YUAN Lin. Numerical simulation of erosion and deposition at the water intake channel of the outer seawall sluice in the ecological restoration project area of Chongming Dongtan Bird Habitat[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2020, (3): 43-54. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941013
Citation: LU Peiyi, ZHU Jianrong, QIAN Weiwei, YUAN Lin. Numerical simulation of erosion and deposition at the water intake channel of the outer seawall sluice in the ecological restoration project area of Chongming Dongtan Bird Habitat[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2020, (3): 43-54. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941013

崇明东滩鸟类栖息地优化工程区海堤水闸外侧引水渠冲淤数值模拟

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941013
基金项目: 上海市科委重点项目(17DZ1201902)
详细信息
    通讯作者:

    朱建荣, 男, 教授, 博士生导师, 研究方向为河口海洋学. E-mail: jrzhu@sklec.ecnu.edu.cn

  • 中图分类号: P731.23

Numerical simulation of erosion and deposition at the water intake channel of the outer seawall sluice in the ecological restoration project area of Chongming Dongtan Bird Habitat

  • 摘要: 在河口水动力模式的基础上, 耦合泥沙模块和底部冲淤方程, 建立了崇明东滩鸟类保护区海堤外侧引水渠冲淤三维数值模式. 模式上游闸门水通量由堰流公式计算, 内侧水位由随塘河水动力模式计算, 模式下游水位、盐度、泥沙浓度由长江河口大区域数值模式计算. 利用2018年7月28—30日优化工程区水闸开闸冲淤前后实测引水渠底部高程进行验证, 模式计算的高程与实测值吻合良好, 表明模式能较好地模拟引水渠冲淤变化. 冲淤计算结果表明, 闸下引水渠在自然状态下, 涵闸关闭60 d后基本淤平, 闸口淤积量最大, 淤积程度自闸口向外海逐渐减小. 引水渠自然淤积2个月后, 随塘河蓄水至3.0 m开闸放水, 引水渠平均冲淤量为96 mm; 随塘河蓄水至3.8 m开闸放水, 引水渠平均冲淤量为133 mm; 纳潮冲淤一天, 引水渠平均冲淤量为625 mm. 纳潮冲淤是最为有效的冲淤方式. 研究成果可为崇明东滩国家级自然保护区生态修复工程区的保护与管理、引水渠冲淤方案提供科技指导.
  • 图  1  长江口崇明东滩国家级自然保护区优化工程区C区位置(左)和布局(右)

    注: 白线范围之内为生态修复工程区

    Fig.  1  Location (left) and layout (right) of Chongming Dongtan National Nature Reserve

    图  2  闸外引水渠

    Fig.  2  Water intake channel outside the sluice

    图  3  闸下引水渠模式网格

    Fig.  3  Model grid of the water intake channel

    图  4  随塘河模式网格

    Fig.  4  Model grid of Suitang River

    图  5  长江河口模型计算区域和网格(左)及放大的崇明东滩区域网格(右)

    Fig.  5  Model domain and grid of Changjiang Estuary (left), enlarged view of the grid near Chongming Eastern Shoal (right)

    图  6  7月引水渠东边界水位(a)、盐度(b)和悬浮泥沙浓度(c)随时间变化

    Fig.  6  Temporal variation in water elevation (a), salinity (b), and suspended sediment concentration (c) outside the sluice in July

    图  7  引水渠开闸冲淤模式验证

    注: 蓝线为冲淤前测量高程, 红点为冲淤后测量高程, 黑线为模型计算冲淤后高程; 横坐标为与闸门间的距离; 基面为吴淞基面, 下同

    Fig.  7  Model validation for scouring and deposit at the water intake channel

    图  8  闸下引水渠自然状态下2个月后淤积厚度

    Fig.  8  Deposit thickness at the water intake channel after 2 months under natural conditions

    图  9  随塘河蓄水至3.0 m放水至2.0 m工况底床冲刷厚度分布(左)和底高程分布(右)

    Fig.  9  Distribution of bed scouring thickness (left) and bed height (right) at the water intake channel in the case of accumulating up to 3.0 m of water and discharging down to 2.0 m

    图  10  随塘河蓄水至3.8 m放水至2.0 m工况底床冲刷厚度分布(左)和底高程分布(右)

    Fig.  10  Distribution of bed scouring thickness (left) and bed height (right) at the water intake channel in the case of accumulating up to 3.8 m of water and discharging down to 2.0 m

    图  11  随塘河蓄水至3.0 m纳潮冲淤工况底床冲刷厚度分布(左)和底高程分布(右)

    Fig.  11  Distribution of bed scouring thickness (left) and bed height (right) at the water intake channel in the case of accumulating up to 3.0 m of water and with the sluice opened to receive tidal water

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-25
  • 网络出版日期:  2020-05-29
  • 刊出日期:  2020-05-01

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