CN107895059B - 一种淤泥质海岸高浊度海区岛礁促淤工程模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种淤泥质海岸高浊度海区岛礁促淤工程模拟方法，采用贴体坐标系统离散研究海区，考虑泥沙粒径分组，利用波浪辐射应力计算波浪影响，建立二维波流泥沙数学模型，计算促淤面积统计有效促淤量，对促淤效果评价并进行机制分析。本发明的方法针对淤泥质海岸岛礁众多岸线曲折、水深大水下地形复杂、旋转流作用下强潮流、水体浊度高受季节波浪影响大、泥沙运动受波流共同作用的独特动力地貌特点构建波流泥沙数学模型，并考虑随不同水下地形及岸线形态的变化底摩阻以及不同季节含沙量的影响，能够适应与满足不同地貌形态的淤泥质海岸高浊度海区岛礁促淤工程动力地貌效应模拟要求。

Description

一种淤泥质海岸高浊度海区岛礁促淤工程模拟方法

技术领域

本发明设计一种促淤工程的模拟方法，特别是涉及一种模拟淤泥质海岸高浊度海区岛礁促淤工程动力地貌效应的方法。

背景技术

经济的迅速发展对大型船舶的需求量日益增加，大陆海岸深水岸线渐趋紧张。岛礁海岸具有深水岸线开发程度不高、开发潜力的巨大优势，逐渐成为海岸开发利用的热点，依托岛礁进行围填已逐渐成为岛礁海岸开发的主要方式。为减少围填成本，岛礁海区特别是高浊度岛礁海区往往从促淤工程开始起步。促淤工程可能造成岛礁海区滩槽格局的重新调整，因此需要系统地研究促淤工程区水沙运动过程、滩槽形成及稳定机制，在此基础上确定最优的促淤方案并模拟该方案的动力地貌效应。

岛礁海岸因远离大陆，水深一般较大，波浪作用因海域开敞也一般较强。岛屿间的狭道效应以及曲折的岸线形态使得岛礁海岸潮流流速大且流态复杂，强潮流作用下深槽发育。岛礁海岸的泥沙运动受波浪和潮流的共同作用，尤其对于淤泥质海岸高浊度海区岛礁海岸，其动力地貌特征要远复杂于一般的大陆海岸。对于拟促淤的淤泥质海岸高浊度海区岛礁，首先要在动力地貌特征和海床演变等专业分析的基础上明确该海岸能否促淤，进而需确定合理的促淤范围和促淤方案，最后从有效促淤量、有效促淤厚度以及对周边滩槽的影响等角度评价促淤工程的动力地貌效应。评价促淤方案动力地貌效应的一条重要原则是有效促淤效果最好且对周边滩槽稳定影响最小。现有关于促淤工程模拟一般多为针对平原海岸、河口海岸或海湾利用泥沙数学模型统计单个工程的促淤量，个别关于岛屿海岸的促淤统计是在水动力计算结果的基础上利用经验公式人工计算并插值得出整个计算域的促淤量。目前缺少淤泥质海岸高浊度海区岛礁促淤位置和促淤范围确定、促淤方案评价的系统方法。岛礁海区岸线曲折复杂、水下地形变化较大，对于高浊度岛礁海区，含沙量季节变化往往显著，对于该类海区岛礁促淤工程动力地貌效应的模拟往往缺少变化糙率以及不同季节含沙量的考虑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种淤泥质海岸高浊度海区岛礁促淤工程模拟方法，旨在解决现有技术中缺乏对淤泥质海岸高浊度海区岛礁促淤工程动力地貌效应模拟的问题。

本发明针对该类海岸岛礁众多岸线曲折、水深大水下地形复杂、旋转流作用下的强潮流、水体浊度高受波浪影响大、泥沙运动受波流共同作用独特的动力地貌特点，模拟过程中考虑泥沙粒径分组、波浪作用、旋转流影响，考虑变化糙率以及不同季节含沙量，能够适应于满足不同地貌形态、淤泥质海岸高浊度海区的岛礁促淤工程模拟要求。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种淤泥质海岸高浊度海区岛礁促淤工程模拟方法，包括如下步骤：

步骤一、根据促淤工程区附近水下地形实测资料及相关水文资料，选取正交曲线坐标系和基本控制方程，建立二维平面潮流数学模型；

所述基本控制方程包括水流连续方程、动量方程；

步骤二、建立波浪数学模型，计算不同季节代表波在不同潮位下的波浪场；根据实测资料，换算得出不同浪向所占比重，根据波浪数学模型计算所考虑的不同浪向在高、中、低潮位下的波要素，并通过线性插值得出其他潮位下的波要素，根据波浪要素计算波浪应力；

步骤三、建立含沙量数学模型，针对不同季节含沙量进行波流耦合模拟；

步骤四、获取岛礁海区水文、地形、底质粒径、地质条件基础参数，确定促淤范围，利用GIS工具计算促淤范围的面积，计算有效促淤量，评价促淤效果并进行机理分析；

步骤五、根据更新后的水下地形，计算地貌变化对水动力的反馈。

本发明的方法，所述步骤一中，所述二维平面潮流数学模型采用随地貌变化和潮位变化的变糙率建立，所述糙率采用基本糙率和水深调节糙率相加的方法确定，基本糙率采用0.015～0.025；水下地形变化较大处根据水深调节糙率，即计算糙率a₁为基础糙率，a₂为调节糙率。

进一步的，所述步骤一中，二维平面潮流数学模型的基本控制方程如下：

水流连续方程：

ξ方向动量方程：

η方向动量方程：

式中，t表示时间；g为重力加速度；ρ表示海水密度；ξ、η分别表示正交曲线坐标系中二个正交曲线坐标；u、v分别表示沿ξ、η方向的流速；h表示水深；H表示水位；C_ξ、C_η表示正交曲线坐标系中的拉梅系数；

σ_ξξ、σ_ξη、σ_ηξ、σ_ηη表示紊动应力；

ν_t表示紊动粘性系数，ν_t＝C_μk²/ε，采用k-ε模型计算ν_t；v_t＝αu_*h，α＝0.5～1.0，u_*表示摩阻流速；

波浪底质点速度u_w,v_w采用式(6)计算：

L_w表示波长，T_w表示波浪周期，H_w表示波高，u_w,v_w分别表示波浪底质点速度，B表示波浪与潮流相互影响系数，当波、流同向时B＝0.917，当两者互相垂直时B＝-0.198，当方向不定时，B＝0.359；

S_ξξ、S_ξη、S_ηξ和S_ηη表示波浪辐射应力张量的四个分量，表达式为：

其中，H_w、θ分别表示波高和波向，C、C_g分别表示波速和波群速。

本发明的方法，所述步骤三中，根据实测含沙量，统计得出季节平均含沙量，考虑不同季节含沙量计算得出泥沙沉速，对于每一季节，考虑加速因子，采用半个月实测潮位过程计算，计算潮周期内潮流、波流共同作根据用的比重分别为40％和60％，根据代表波进行波流耦合模拟。

进一步的，所述不同季节含沙量计算方式如下：

ω＝ω₅₀ω_cK_SK_A (10)

式中ω₅₀为单颗粒泥沙沉速；ω_c为考虑含沙量的泥沙沉速，采用式11-12计算；K_S为盐度影响因子；K_A为其他影响因子；

絮凝加速阶段，

ω_c＝k₁C^α，0＜C≤C_p (11)

阻滞沉降阶段，

ω_c＝(1-k₂C)^β，C＞C_p (12)

k₁、k₂、α、β为系数，根据实测资料率定；C为含沙量，C_p为最佳絮凝含沙量。

进一步的，含沙量数学模型的基本控制方程如下：

悬沙不平衡输移方程：

非均匀悬移质按其粒径大小分成n₀组，S_L表示第L组粒径含沙量，P_SL表示此粒径悬沙含沙量所占的比值，则：

针对非均匀悬移质中第L组粒径的含沙量，二维悬移质不平衡输沙基本方程为：

式中，表示第L组泥沙的挟沙能力，ω_L为第L组泥沙的沉速；K₀为挟沙能力系数，α_L为第L组泥沙的含沙量恢复饱和系数；

海域泥沙沉速受含氯度影响，含沙量验证计算表明，用式(15)计算沉速，当ω_L小于0.015cm/s时，ω_L取絮凝后沉速0.015cm/s，当ω_L超过0.015cm/s时，则采用式(15)计算值；

床沙级配方程：

此式是将CARICHAR混合层一维模型扩广到二维模型，其中，E_m表示混合层厚度；P_mL0表示原始床沙级配，P_mL表示床沙级配；等号左边第五项的物理意义为混合层下界面在冲刷过程中将不断下切底床以求得底床对混合层的补给，进而保证混合层内有足够的颗粒被冲刷而不致于亏损。

当混合层在冲刷过程中波及到原始底床时，ε₁＝0，否则ε₁＝1；

床底变形方程：

床底总冲淤厚度

进一步的，所述步骤四中，根据水下地形高程参数、潮流流速流向参数、工程地质参数确定促淤范围，将促淤范围数字化后利用GIS工具统计计算促淤面积。模型后处理过程中，将促淤范围线坐标输入模型，模型将根据坐标判断所计算单元是否处于促淤范围，当某一单元的坐标均满足条件，认为此单元为促淤范围内的单元。最后将处于促淤范围内所有单元淤积量进行累加，得出有效促淤量。有效促淤量除以促淤面积即为有效促淤厚度。结合有效促淤厚度以及对周边滩槽稳定的影响，评价促淤效果并进行机制分析。

所述步骤五中，根据更新后的水下地形，利用前文所建潮流数学模型进行水动力场计算，通过比较地形更新前后水动力场变化，计算地貌变化对水动力的反馈。

由此，完成淤泥质海岸高浊度海区岛礁促淤工程动力地貌效应模拟全过程。

现有技术中主要通过经验公式计算泥沙冲淤变化；而本发明采用水流泥沙互馈计算模式利用贴体坐标系、波浪辐射应力、泥沙粒径分组计算，应用于淤泥质海岸高浊度海区岛礁，现有技术研究对象为半封闭海湾、河口和淤泥质平原海岸等。

本发明针对淤泥质海岸高浊度海区岛礁众多岸线复杂、水深大水下地形复杂、旋转流作用下的强潮流、水体浊度高受波浪影响大、泥沙运动受波流共同作用独特的动力地貌特点，在波流泥沙数学模型构建过程中坐标系选取、对泥沙和波浪的处理中进行针对性的处理，并考虑随不同水下地形及岸线形态的变化底摩阻以及不同季节含沙量的影响，能够适应与满足不同地貌形态的淤泥质海岸高浊度海区岛礁促淤工程动力地貌效应模拟要求，填补了现有技术的空白。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

图2是本发明实施例1浙江省舟山群岛岱山海区位置图以及舟山群岛海区大、小两级二维波流泥沙数学模型图。

图3是促淤工程实施后达到冲淤平衡状态的冲淤分布(单位：m).

图4是有效促淤量(单位：10⁶m³)。

图5是促淤工程实施后达到冲淤动态平衡地形条件下与仅实施促淤工程的涨急流场对比。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明设计方法的原理为：促淤工程的布置应根据所在海区的动力地貌演变规律因势利导，促淤工程应以促淤最好(经济效益最佳)和对大范围滩槽稳定影响最小为原则，动力地貌效应模拟是评价促淤工程效果的重要途径。所以，本发明针对促淤工程海区岛礁众多岸线复杂、水深大水下地形复杂、潮流强且存在旋转流、浊度高受波浪影响大、泥沙运动受波流共同作用的独特的特点，采用贴体坐标系统离散研究海区，考虑泥沙粒径分组，利用波浪辐射应力计算波浪影响，建立二维波流泥沙数学模型，计算促淤面积统计有效促淤量，对促淤效果评价并进行机制分析。

实施例以舟山群岛淤泥质海岸高浊度海区岛礁为例，对本发明上述技术方案作进一步描述。

舟山群岛海区是我国典型的岛礁海岸，位于舟山群岛北部的岱山海区，水深多在10～20m，紧邻燕窝山北侧潮流通道水深达40多m，实测潮流最大流速超过2m/s，年均波高约1.1m，年均含沙量约0.6kg/m³，波浪影响下悬沙含量显著增加，泥沙运动受波浪和潮流共同作用。现结合舟山群岛海区岱山北部海域促淤实例，说明本发明的具体实施步骤。

本发明的方法流程图如图1所示。

步骤一、根据促淤工程区附近水下地形实测资料及相关水文资料，选取正交曲线坐标系和基本控制方程，建立二维平面潮流数学模型；

通过海域地质资料、动力地貌特征和海床演变等分析，为最大限度地因势利导，促淤方案应选取地质基础稳定、略呈淤积态势的海床，避开深槽；为拦截泥沙，最好为高潜堤。根据海域地质特征以及底质特性，以及针对该海区主波向为NE以及促淤工程区悬沙主要靠潮流输送以及潮流顺岸的特点，促淤堤走向应尽量挑流并与主波向垂直。以优化促淤方案为基础，针对该淤泥质海岸高浊度岛礁海区岛礁众多岸线曲折、水深大水下地形复杂、浊度高受波浪影响明显、泥沙运动受波流共同作用的特点，建立舟山群岛海区大小两级二维波流泥沙数学模型图，该岛礁海区水深大水下地形复杂，潮流强且外海为旋转流，悬沙含量高且受波浪影响大，泥沙运动受波浪和潮流共同作用。促淤堤为潜堤(高程-1m)，长6440m；其中大模型包括长江江口、杭州湾在内，开边界取至-50～-60m等深线，覆盖面积37.5万km²。小模型覆盖面积7.8万km²。针对岛礁海区水下地形滩槽交替、复杂多变的特点，采用贴体坐标系统。利用现场实测资料对数学模型进行验证。选取实测全潮为代表潮型，利用潮流数学模型计算促淤工程区附近水动力场；采用基本糙率和水深调节糙率相加的办法确定计算糙率。根据海岸动力学原理，当水深较浅时，床面糙率增加。基本糙率采用0.015～0.025，在岛屿多或者水道曲折复杂的情况下采用相对较大的基本糙率。即计算糙率a₁为基础糙率，a₂为调节糙率，h为水深。经模型调试，基础糙率取0.015，调节糙率取0.013，即n＝0.015+0.013/h。在岸线曲折处基本糙率取0.025。

二维平面潮流数学模型的基本控制方程如下：

水流连续方程：

ξ方向动量方程：

η方向动量方程：

式中，t表示时间；g为重力加速度；ρ表示海水密度；ξ、η分别表示正交曲线坐标系中二个正交曲线坐标；u、v分别表示沿ξ、η方向的流速；h表示水深；H表示水位；C_ξ、C_η表示正交曲线坐标系中的拉梅系数；

σ_ξξ、σ_ξη、σ_ηξ、σ_ηη表示紊动应力；

ν_t表示紊动粘性系数，ν_t＝C_μk²/ε，采用k-ε模型计算ν_t；v_t＝αu_*h，α＝0.5～1.0，u_*表示摩阻流速；

波浪底质点速度u_w,v_w采用式(6)计算：

L_w表示波长，T_w表示波浪周期，H_w表示波高，u_w,v_w分别表示波浪底质点速度，B表示波浪与潮流相互影响系数，当波、流同向时B＝0.917，当两者互相垂直时B＝-0.198，当方向不定时，B＝0.359；

S_ξξ、S_ξη、S_ηξ和S_ηη表示波浪辐射应力张量的四个分量，表达式为：

其中，H_w、θ分别表示波高和波向，C、C_g分别表示波速和波群速。

步骤二、建立波浪数学模型，计算不同季节代表波在不同潮位下的波浪场；根据实测资料，换算得出不同浪向所占比重，根据波浪数学模型计算所考虑的不同浪向在高、中、低潮位下的波要素，并通过线性插值得出其他潮位下的波要素，根据波浪要素计算波浪应力；

计算不同代表波在不同潮位下的波浪辐射应力；根据嵊山站多年实测波浪资料(年均波高约1.1m，常浪向为NE，强浪向为E～ESE)，统计出主要波浪E、N、ENE和NNE向比重为4～27％。通过给定上述四个方向代表波的波高(H_1/10)和周期(T)，利用波浪数学模型(王红川等，2013)计算出多年平均高、中、低三种潮位条件下的波高和周期。在数学模型中添加波浪模块，该模块针对波浪数学模型提供的4个方向三种潮位条件下的代表波波高和波周期，通过线性插值方法，得到计算时间段内每一计算单元每一时刻(对应某一潮位值)的代表波波高和周期。由此，计算的每一时刻每一单元的波浪辐射应力将添加进水动力数学模型中进行泥沙冲淤计算。

步骤三、建立含沙量数学模型，针对不同季节含沙量进行波流耦合模拟；

由于研究区不同季节含沙量差别较大，而含沙量会影响悬浮细颗粒泥沙沉速(泥沙计算的重要指标)，因而在模拟过程中采用不同季节的含沙量计算泥沙沉速。根据实测含沙量，统计得出季节平均含沙量。根据季节含沙量计算得出泥沙沉速：

所述不同季节含沙量计算方式如下：

ω＝ω₅₀ω_cK_SK_A (10)

式中ω₅₀为单颗粒泥沙沉速；ω_c为考虑含沙量的泥沙沉速，采用式11-12计算；K_S为盐度影响因子；K_A为其他影响因子；

絮凝加速阶段，

ω_c＝k₁C^α，0＜C≤C_p (11)

阻滞沉降阶段，

ω_c＝(1-k₂C)^β，C＞C_p (12)

k₁、k₂、α、β为系数，根据实测资料率定；C为含沙量，C_p为最佳絮凝含沙量。

k₁取值0.001～0.1，k₂取值0.01、α取值1.3～1.5、β取值5，C_p取值1.5～20。计算过程中采用加速因子MF(Roelvink,2006)，MF值通过试算确定。采用半个月实测潮位过程计算，由于计算海域含沙量高，海床冲淤变化较大，当时间达7.5天后采用更新后的地形再进行冲淤计算。计算潮周期内潮流、波流共同作根据用的比重分别为40％和60％。根据代表波进行波流耦合模拟。

含沙量数学模型的基本控制方程如下：

悬沙不平衡输移方程：

非均匀悬移质按其粒径大小分成n₀组，S_L表示第L组粒径含沙量，P_SL表示此粒径悬沙含沙量所占的比值，则：

针对非均匀悬移质中第L组粒径的含沙量，二维悬移质不平衡输沙基本方程为：

式中，表示第L组泥沙的挟沙能力，ω_L为第L组泥沙的沉速；K₀为挟沙能力系数，α_L为第L组泥沙的含沙量恢复饱和系数；

海域泥沙沉速受含氯度影响，含沙量验证计算表明，用式(15)计算沉速，当ω_L小于0.015cm/s时，ω_L取絮凝后沉速0.015cm/s，当ω_L超过0.015cm/s时，则采用式(15)计算值；

床沙级配方程：

此式是将CARICHAR混合层一维模型扩广到二维模型，其中，E_m表示混合层厚度；P_mL0表示原始床沙级配，P_mL表示床沙级配；等号左边第五项的物理意义为混合层下界面在冲刷过程中将不断下切底床以求得底床对混合层的补给，进而保证混合层内有足够的颗粒被冲刷而不致于亏损。

当混合层在冲刷过程中波及到原始底床时，ε₁＝0，否则ε₁＝1；

床底变形方程：

床底总冲淤厚度

针对悬沙和底沙粒径在同一量级且均以细粉砂为主的特点，模拟过程中采用泥沙粒径分组。通过对比逐年地形变化，当地形变化量小于一定值(如10^-3m)，可认为促淤工程区附近地形冲淤达到平衡。计算结果表明，促淤工程实施8年后，达到冲淤平衡。

步骤四、获取岛礁海区水文、地形、底质粒径、地质条件基础参数，确定促淤范围，利用GIS工具计算促淤范围的面积，计算有效促淤量，评价促淤效果并进行机理分析；

根据岛礁海区水文、地形、底质粒径、地质条件等基础参数，确定促淤范围，利用地理信息系统工具统计得促淤范围约70km²。将促淤范围线坐标输入模型，根据坐标判断所计算单元是否处于促淤范围。将处于促淤范围内所有单元淤积量进行累加，得出有效促淤量为361×10⁶m³，平均促淤厚度约5.2m。通过模拟结果进一步分析可知，促淤工程的影响主要在工程周边一定范围，对大范围滩槽稳定的影响较小。由促淤结果可见，高含沙岛礁海区通过适当的促淤工程可获得较好的促淤效果。

促淤效果好的机制在于，促淤堤阻水效应使得水流流速减缓在迎流面产生淤积，水流绕过堤头进入堤后因形成环流仍造成泥沙淤积；另一方面，潮流跨越潜堤顶(高程-1m)后水流发散流速减小，在背流面产生淤积；此外，促淤潜堤高程较高，起到了拦沙效果；风浪条件下虽强烈掀沙，但由于促淤工程区潮流顺岸流动，随潮流输送的悬沙仍主要在促淤堤两侧淤积；最后，促淤堤走向与主波向近乎垂直，减少了波浪对淤积泥沙的扰动。舟山群岛岱山海区位置图以及舟山群岛海区大、小两级二维波流泥沙数学模型图如图2所示。促淤工程实施后达到冲淤平衡状态的冲淤分布如图3所示。有效促淤量如图4所示。

步骤五、根据更新后的水下地形，计算地貌变化对水动力的反馈；

为进一步认识这一冲淤变化对水动力环境的影响，进行了两个方案计算：方案A，利用潮流数学模型，仅考虑布置促淤工程对流场的影响；方案B，与方案一唯一不同之处在于，计算水下地形更换为达到冲淤动态平衡后的水下地形。计算表明，与方案A相比，方案B的1#、2#断面(见图2)潮量将增加0.9～1.1％、1.3～8.2％，促淤工程周边的涨落急流场也发生了变化(图5)。由此可见，水动力变化导致较大的地貌变化，地貌变化进而又致使水动力环境改变，是该促淤工程的动力地貌响应特征。

本发明克服了以往技术中缺乏对淤泥质海岸高浊度海区岛礁促淤工程动力地貌效应模拟的问题。本发明波流泥沙数学模型构建过程中坐标系选取、对泥沙和波浪的处理完全针对岛礁众多岸线复杂、水深大水下地形复杂、潮流强且存在旋转流、浊度高受波浪影响大、泥沙运动受波流共同作用独特的动力地貌特点，考虑随不同水下地形及岸线形态的变化底摩阻系数以及不同季节含沙量的影响，能够适应与满足不同地貌形态的淤泥质海岸高浊度海区岛礁促淤工程动力地貌效应模拟要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，凡在本发明精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种淤泥质海岸高浊度海区岛礁促淤工程模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、根据促淤工程区附近水下地形实测资料及相关水文资料，选取正交曲线坐标系和基本控制方程，建立二维平面潮流数学模型；

其中，促淤工程区选取地质基础稳定、呈淤积态势的海床；促淤堤为高程-1m的潜堤，促淤堤走向挑流并与主波向垂直；

所述二维平面潮流数学模型采用随地貌变化和潮位变化的变糙率建立，所述变糙率采用基本糙率和水深调节糙率相加的方法确定，基本糙率采用0.015～0.025；水下地形根据水深调节糙率，即计算糙率a₁为基础糙率，a₂为调节糙率，h为水深；

所述基本控制方程包括水流连续方程、动量方程；

步骤二、建立波浪数学模型，计算不同季节代表波在不同潮位下的波浪场；根据实测资料，换算得出不同浪向所占比重，根据波浪数学模型计算所考虑的不同浪向在高、中、低潮位下的波要素，并通过线性插值得出其他潮位下的波要素，根据波浪要素计算波浪应力；

步骤三、建立含沙量数学模型，针对不同季节含沙量进行波流耦合模拟；

其中，根据实测含沙量，统计得出季节平均含沙量，考虑不同季节含沙量计算得出泥沙沉速，对于每一季节，考虑加速因子，采用半个月实测潮位过程计算，计算潮周期内潮流、波流共同作用的比重分别为40％和60％，根据代表波进行波流耦合模拟；

步骤四、获取岛礁海区水文、地形、底质粒径、地质条件基础参数，确定促淤范围，利用GIS工具计算促淤范围的面积，计算有效促淤量，评价促淤效果并进行机理分析；

步骤五、根据更新后的水下地形，计算地貌变化对水动力的反馈。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，二维平面潮流数学模型的基本控制方程如下：

水流连续方程：

ξ方向动量方程：

η方向动量方程：

式中，t表示时间；g为重力加速度；ρ表示海水密度；ξ、η分别表示正交曲线坐标系中二个正交曲线坐标；u、v分别表示沿ξ、η方向的流速；h表示水深；H表示水位；C_ξ、C_η表示正交曲线坐标系中的拉梅系数；

σ_ξξ、σ_ξη、σ_ηξ、σ_ηη表示紊动应力；

ν_t表示紊动粘性系数，ν_t＝C_μk²/ε，采用k-ε模型计算ν_t；v_t＝αu*h，α＝0.5～1.0，u*表示摩阻流速；

波浪底质点速度u_w,v_w采用式(6)计算：

L_w表示波长，T_w表示波浪周期，H_w表示波高，u_w,v_w分别表示波浪底质点速度，B表示波浪与潮流相互影响系数，当波、流同向时B＝0.917，当两者互相垂直时B＝-0.198，当方向不定时，B＝0.359；

S_ξξ、S_ξη、S_ηξ和S_ηη表示波浪辐射应力张量的四个分量，表达式为：

其中，H_w、θ分别表示波高和波向，C、C_g分别表示波速和波群速。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同季节含沙量计算方式如下：

ω＝ω₅₀ω_cK_SK_A (10)

式中ω₅₀为单颗粒泥沙沉速；ω_c为考虑含沙量的泥沙沉速，采用式11-12计算；K_S为盐度影响因子；K_A为其他影响因子；

絮凝加速阶段，

ω_c＝k₁C^α，0＜C≤C_p (11)

阻滞沉降阶段，

ω_c＝(1-k₂C)^β，C＞C_p (12)

k₁、k₂、α、β为系数，根据实测资料率定；C为含沙量，C_p为最佳絮凝含沙量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中，含沙量数学模型的基本控制方程如下：

悬沙不平衡输移方程：

非均匀悬移质按其粒径大小分成n₀组，S_L表示第L组粒径含沙量，P_SL表示此粒径悬沙含沙量所占的比值，则：

针对非均匀悬移质中第L组粒径的含沙量，二维悬移质不平衡输沙基本方程为：

式中，表示第L组泥沙的挟沙能力，ω_L为第L组泥沙的沉速；K₀为挟沙能力系数，α_L为第L组泥沙的含沙量恢复饱和系数；

海域泥沙沉速受含氯度影响，含沙量验证计算表明，用式(15)计算沉速，当ω_L小于0.015cm/s时，ω_L取絮凝后沉速0.015cm/s，当ω_L超过0.015cm/s时，则采用式(15)计算值；

床沙级配方程：

其中，E_m表示混合层厚度；P_mL0表示原始床沙级配，P_mL表示床沙级配；当混合层在冲刷过程中波及到原始底床时，ε₁＝0，否则ε₁＝1；

床底变形方程：

床底总冲淤厚度：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤四中，根据水下地形高程参数、潮流流速流向参数、工程地质参数确定促淤范围，将促淤范围数字化后利用GIS工具统计计算促淤面积。