秦山深潭是由于秦山、螳螂山在平面上凸出岸线300m以上,形似一座丁坝。涨、落潮流由于丁坝的绕流作用而形成坝头附近的上升、下降的螺旋流,水流集中冲刷形成类似于坝头的冲刷坑。另外还有道罗山岛屿的绕流冲刷作用。运用张定邦[1]以实验资料为基础的公式
式中k为与边坡系数有关的系数,k=f(m);h0为行近水深;V为行近流速;ds为大于某粒径重量百分数5%所对应的粒径;d为平均粒径;α为水流与坝轴线交角。
计算冲刷坑最大深度h,当流速达3~4m/s时,坑底高程可冲深到-30~40m左右,与实际情况基本一致。
2.3取水口附近冲淤变化
取水口底设计标高为-13m。根据历年水下地形图分析,取水口附近在矶头绕流和回流的作用下,形成一个深水陡坡,-13m线比较稳定,平面摆动不大,最大摆幅为20~40m,越近矶头头部越稳定,只要取水口离岸一定距离布置时,完全可以满足设计标高要求。
虽然秦山深潭多年来呈淤积趋势,但历年来淤得最高时(包括季节性变化)取水口附近深潭最深点还在-26m以下,且近岸陡坡无累积性单向淤积。
2.4秦山水域水沙运动概貌
秦山水域大潮时涨、落潮平均流速在0.90~1.8m/s,涨、落潮最大流速可达3~4m/s。螳螂山和道罗山之间的水道内流速更大。
(1)流路与流态浮标流路追踪资料表明,涨潮时有二股水流向秦山、道罗山口门辐集交会,经道罗山水道时其间的水流十分湍急,上下翻滚,形成螺旋流。落潮时受杨柳山、秦山挑流作用,主要向白塔山外侧流去,经道罗山至北岸深槽的落潮流相对较强。另外,在螳螂山、道罗山附近均有回流存在,水流流态和结构十分复杂。数模和实体模型均模拟了上述流路和流态。
(2)流场分布纵向变化水域内涨潮时流速沿程向上游增大;落潮时向下游递减。横向变化越近岸边涨落潮流速比值越大;离岸愈远,比值越小,甚至小于1。近岸水量是净进,离岸远时为净出。说明近岸区域是受涨潮流控制,由于外海涨潮流强度、方向几十年来无大的变化,因而近岸无单向淤积趋势。而离岸远处受落潮流控制,而落潮流速受上游河口围涂的影响已减小10%以上,从而造成离岸远处区域的单向淤积。
(3)含沙量分布与输沙特征秦山水域内涨、落潮含沙量最大可达5~12kg/m3,平均为3~6kg/m3。涨潮时含沙量沿程向上递增,落潮时向下游递减;悬沙和底质粒径也呈相同趋势变化。近岸涨落潮输沙量比值大于1,离岸远处则反之。大、小潮输沙量可差2~4倍。
3数学模型简介和验证
3.1数学模型简介
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