姜治兵,陆 虹,杨青远

（长江科学院水力学研究所,武汉 430010)



海水经船闸入侵淡水运河的三维数值模拟

姜治兵,陆 虹,杨青远

（长江科学院水力学研究所,武汉 430010)

摘 要：为研究船闸运行过程中盐分的输运规律及其对淡水水域的盐度影响,建立了三维k-ε两相混合流数值模型,模型控制方程组采用有限体积法进行离散,流速与压力耦合采用SIMPLEC算法,时间项采用一阶隐式格式,流项采用二阶迎风格式,计算区域采用六面体网格划分。采用某船闸的海水入侵原型试验成果对数值模型进行了验证,闸室内盐度的模拟值与实测值吻合较好。海水入侵淡水水域模拟结果表明:上游航道盐度分布可分为异重流段、过渡段和扩散段,各段盐分输运速度依次减小；各断面的盐度呈周期性变化,在船闸运行一段时间后逐步趋于动态平衡；一个循环内的盐分入侵量在船闸运行初期较大,随着运行时间的增加逐渐减小,并趋于恒定值。研究结果可为船闸的设计与运行调度提供科学依据。

关键词：船闸；海水入侵；数值模型；盐度分布；盐分入侵量

2016,33（02):52-56

1 研究背景

船舶过闸过程中,海水中的盐分在异重流作用下向淡水水域入侵,咸化淡水。如果水体盐浓度超标,将会影响淡水水域的水质及淡水生物的生存环境。因此,研究分析船闸运行过程中盐分的输运规律及其对淡水水域的盐度影响,对盐水入侵缓解措施的制定及船闸的设计与运行调度有着重要的意义。

拟建的尼加拉瓜运河连接太平洋、尼加拉瓜湖与大西洋,通航后将大大缩短太平洋至大西洋的航运距离。……