海床演变对山海关旅游海滩生态修复工程的响应特征

针对海滩侵蚀问题展开了包括滩肩补沙和离岸潜堤在内的海滩修复工程.为评估工程效果,采用Delft3D软件建立了山海关海域的泥沙输运和海床演变模型,使用2015年至2016年的实测资料验证模型.基于验证后的数学模型对工程海域泥沙输运与海床演变变化特征进行分析.结果表明:工程引起了近岸区域泥沙浓度的减小,减小幅度随离岸距离的增大而减小.工程建设前工程海域的侵蚀较为严重,工程的建设大大减小了近岸海域的冲刷深度,有效地保护了工程岸段海滩.工程后冲淤变化幅度第1年最大,然后逐年减少.     

高含沙岛礁海区促淤工程动力地貌响应——以舟山海域岱山北部岛礁为例

舟山群岛区岱山北部海区是典型岛礁海岸,水深多在10～20m,最深超过40m,实测最大流速超过2m/s,含沙量年平均约0.6kg/m~3、最大超过2kg/m~3,泥沙运动受波浪和潮流共同作用.该海区近期海床冲淤变化主要由围垦活动引起.为认识该海区促淤工程的动力地貌响应特征,针对该海区岛礁众多岸线曲折、水深大水下地形复杂、潮流强、悬沙含量高且受波浪影响大以及海床演变特点,建立了二维波流泥沙数学模型,2007年和2012年夏季大小潮验证表明,计算潮位、流速、流向、悬沙含量与实测过程吻合良好,计算的泥沙冲淤量和分布趋势与实测值接近.结果表明,促淤工程实施后,海床冲淤变化主要在岱山岛附近,对大范围滩槽稳定影响不大;促淤堤东西侧均淤积且以西侧淤积为主,拟促淤范围内平均淤厚约5.2m;堤头形成扇形冲刷,岱山西南侧和西侧冲刷较大.促淤工程引起的水动力变化导致较大的泥沙冲淤.研究结果可为岛礁海岸开发利用等提供借鉴.     

含沙溃堤洪水数值模拟分析

为了研究复杂地形下含沙溃堤洪水的泥沙输移和床面冲淤,分析泥沙冲淤对溃堤出流的影响,评估水沙共同作用下的洪水风险,建立了非结构化三角网格的二维水沙数学模型.单元界面的水动力通量采用基于近似黎曼解的Roe格式计算,泥沙通量采用TVD-MUSCL格式求解.用小尺度的水槽动床试验数据对数值模型进行验证.将模型应用于黄河宁蒙段河道洪泛区某溃口含沙溃堤洪水的数值模拟.模拟结果表明,溃口冲刷坑外围易形成环形泥沙淤积体,同时洪泛区出现明显泥沙淤积.因此,含沙溃堤洪水带来的泥沙淤积问题不容忽视.通过比较清水定床、清水动床、含沙定床和含沙动床4种数值模型的计算结果,发现床面冲淤变化对溃堤洪水进洪流量有明显影响.     

河口推移质水道冲淤计算公式

在珠江三角洲横门出海水道的整治工程研究中，引进了一种计算以推移质造床为主的水道冲刷深度的方法，针对推移质造床的水流、泥沙特点，将推移质看作接近床面运动的浓度较高的悬移质来处理，并引进一综合参数来校正将推移质作为悬移质近似处理时造成的与实际情况的差异，通过物理模型实验的实测值得率定该参数。研究结果表明，该计算方法较好地反映了推移质引起的冲淤情况，较为准确地计算和模拟了推移质河床的冲淤数量与冲淤过程。     

黄河宁蒙河段近期水沙特性及冲淤过程研究

针对宁蒙河段近期水沙问题,以水力学及河流泥沙动力学为基础,研究河道水沙变化后河道冲淤临界指标.利用1952—2012年黄河宁蒙河段各水文站点实测资料,系统分析了河段水沙变化特性,点绘出河段汛期单位水量冲淤量与来沙系数关系,计算了不同河段河道临界冲淤条件.结果表明:宁夏下河沿-青铜峡河段河道基本能维持冲淤平衡,青铜峡-石嘴山河段河道呈微淤趋势,石嘴山-巴彦高勒河段冲淤调整量不大,内蒙三湖河口-头道拐河段随着进口流量的增加冲淤效率呈现淤积少—淤积多—淤积少—冲刷的变化特点;当平均流量小于1 000 m3/s时,宁蒙河道发生淤积,随着流量的增大,宁蒙河道处于冲刷的状态;当进口站含沙量小于7 kg/m3时,宁蒙河段基本表现为冲刷状态,当含沙量大于7 kg/m3时,宁夏青铜峡至石嘴山河段汛期冲淤平衡临界来沙系数为0.003 4 kg·s/m~6,内蒙古巴彦高勒至头道拐河段汛期临界来沙系数为0.004 5 kg·s/m~6,内蒙河道河道汛期冲淤平衡临界来沙系数大于宁夏河道.     

基于RS，GIS的长江口冲积沙岛冲淤变化

根据1997年，2002年和2003年3幅不同时段的卫星照片，以及各相应时段上海港潮汐水位和1982年海图等资料，采用RS，GIS技术进行分析和处理，计算出长江口深水航道整治一期工程前后九段沙及江亚南沙的面积，实现了对工程前后九段沙岛泥沙冲淤特点及冲淤速度变化的分析．从沙岛的自然延伸方向、航道整治工程方向和南北方向计算了沙岛各部分的淤涨与冲刷速率，分析了深水航道对该岛屿冲淤演变的影响．结果表明，由于长江口深水航道整治工程的建设，九段沙及江亚南沙的演变特点及速度有明显变化：①九段沙6年来的淤积面积增长很快；②沙岛自然延伸方向淤涨速度有所下降；③沙岛沿航道整治工程导堤方向上的淤积速率增加；④沙岛局部位置冲刷程度有一定增强．     

南汇嘴-崎岖列岛海域海床演变初步探讨

利用2005年春季水文泥沙测量资料和历史海图资料，在分析水动力条件、悬沙和沉积物特征基础上，对海床冲淤量进行计算，探讨了南汇嘴 崎岖列岛海域海床演变的基本规律.得出最近50年来海区呈现淤积减弱和冲刷加强的趋势，而造成这一趋势的原因主要包括海洋动力作用、长江入海泥沙变化以及近岸大型海岸和海洋工程的建设等.     

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

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.     

基于GIS的目平湖泥沙冲淤变化空间定量分析

针对洞庭湖泥沙研究大多基于物理与数学方法的现状,为实现泥沙冲淤变化的空间定位与可视化,基于GIS的空间数据处理与空间分析,提出泥沙冲淤变化空间定量计算与分析的综合方法。其步骤是:通过收集水下地形数据,建立数字高程模型;根据不同时间的高程模型计算容积及其变化;对冲淤区域进行空间划分,计算各区域冲淤量;总结泥沙冲淤的总体与局部规律。选择西洞庭目平湖,运用该方法,定量计算其库容,分析湖底地形变化情况,对冲淤变化区域进行空间划分,最后分析并总结其冲淤变化规律。研究结果表明:目平湖约85.42%处于淤积状态,少部分处于冲刷状态,北部淤积现象较严重,泥沙淤积由北向南、由西向东减少。     

基于GIS长江口北港河段冲淤变化的可视化分析

利用GIS技术,建立长江口北港1973~2003年间不同时期的水下数字高程模型,以此作为基础资料,通过叠合分析不同时期的水下地形图,得到长江口北港不同时段相对的河床冲淤分布图.分析了长江口北港30年来河道的冲淤变化和演变情况,并计算了河道泥沙冲淤量.结果表明,GIS技术是研究河床演变规律的一种行之有效的可视化方法;北港河段在1973~2003年间整体呈冲刷之势,泥沙冲刷量为1.58亿m3,平均每年冲刷0.05亿m3;北港河床航道稳定性较差,受南、北港分汊口演变的影响,北港河床逐渐演变.洪水在北港河槽演变过程中起着重要的作用.     

喷口射流对环境泥沙的冲淤规律

我国的排海工程扩散器多设置在多泥沙的河口、海湾等浅水水域中，为了使排放污水能够得到更大程度的稀释和扩散，应尽量降低上升管高度，以充分利用宝贵的水域空间，但上升管高度的降低增另了泥沙淤埋扩散器的可能性，结合上海污水治理二期工程白龙港排放工程的研究，利用模型相似及泥沙运动理论，对泥沙淤埋和浑水环境两种情况进行喷口射流对环境泥沙的冲淤规律试验，分析了扩散器各可行性方案在上升管高度尽可以降低后的冲淤能力，     

波浪作用下堤前沙质海床冲淤形态

通过水槽试验,研究了不规则破碎波作用下不同水深、不同波谱、不同粒径和不同海床坡度情况下堤前沙质海床的冲淤形态,按照波作用和泥沙粒径的相对关系,将其分为5种类型:堤前冲刷Ⅰ型、堤前冲刷Ⅱ型、堤前冲刷Ⅲ型、堤前淤积Ⅰ型和堤前淤积Ⅱ型,并分析了各种冲淤形态的形成过程.总结和比较了不同波浪作用引起的堤前海床冲淤形态之间的异同,从入射波组成的角度,揭示了不规则破碎波作用下堤前海床冲淤形态与立波及规则破碎波作用下冲淤形态的关系.     

双导堤工程下潮汐汊道与海岸潟湖地貌稳定性

以渤海湾沿岸具有双导堤工程的单一潮汐汊道的华北最大海岸潟湖—七里海潟湖为原型建立理想模型，通过设置包括临界侵蚀应力、临界淤积应力、泥沙沉速、初始床面高程和径流量等影响潟湖地貌演变的相关参数，得到理想模型达到稳定状态后的纳潮量P和潮汐汊道断面最大流量Q_m。分别建立其与潮汐汊道断面面积A的相关关系式以表征潮汐汊道稳定性。比较分析发现在表征潮汐汊道稳定性方面，Q_m?A关系较P?A关系的拟合效果更佳。分别利用Q_m?A关系以及泥沙净冲淤量计算得到潮汐汊道和潟湖稳定所需时长，对比结果表明潟湖明显滞后于潮汐汊道达到稳定状态，临界侵蚀应力对潮汐汊道稳定性影响更大，而临界淤积应力、泥沙沉速和初始床面高程对潟湖稳定性影响尤为显著，径流量对潟湖和潮汐汊道稳定性的影响相当。     

引海水冲刷河口治理黄河下游

提出引海水5000~1,500m3/s在利津注入黄河冲刷河口。冲刷后，在利津将产生3.3~7.9m的水面跌差，可制止黄河河口延伸的溯源淤积作用上延，并诱发其上游产生溯源冲刷。估计可使艾山以下河道得到冲深。因挟沙海水的密度大于渤海环境水体的密度，咸浑水进入渤海时可形成异重流，将泥沙输去远方；而且断流期间河口还可能蚀退；因此引海水流量足够时，可使河口不外延或外延缓慢。从长远看，河口侵蚀基准面得到降低后，可以使黄河下游的淤积面均得到降低。这对缓解黄河下游河道持续淤高的局面和减少河口改道的风险都是有利的。 黄河下     

海洋工程对钦州湾岸线地形及泥沙冲淤的影响

【目的】海洋工程对海湾港口的冲淤环境有一定的影响,而近20多年来钦州湾海洋工程建设较为频繁。了解该地区地形地貌的变化,可以给海洋开发提供参考。【方法】采用外业调查、资料分析与数值模拟等手段对钦州湾围填海与海洋开发建设引起的岸线变迁、地形改变、泥沙冲淤等问题进行研究。【结果】近20多年来,钦州湾大规模海洋开发活动导致海湾面积明显缩小,岸线变化呈现平顺化趋势,人工岸线逐渐替代自然岸线。钦州湾东部浅滩因填海使得0m等深线被阻断,而10m等深线因东航道扩建得以贯通至湾口。钦州湾的泥沙主要来源于陆相径流、海相输送以及近岸海洋工程建设等几个方面;含沙量分布随季节变化而不尽相同,但总体属低含沙量范畴。数值模拟结果显示,钦州湾总体呈现微冲微淤的稳定态势,但在龙门水道等急流水域,底床冲蚀较为明显。【结论】在钦州湾东部,因大规模围填海建设,导致局部海域的冲淤环境发生显著改变:三墩公路东侧中部的潮滩,由微弱淤积状态转变为明显冲蚀状态,年冲刷量可达0.07m。     

苏北南部淤泥质岸滩稳定性分析

选择年平均高潮位、年平均含沙量、潮滩宽度、潮滩平均坡度、潮滩滩高、年淤高率、年淤进率作为7个指标因子,利用主成分分析方法分析苏北南部岸滩的冲淤变化状况,并划分该岸段的岸滩稳定状态。结果表明,控制苏北南部淤泥质海岸稳定状态的主要因子是泥沙含量、潮滩宽度及其潮滩的年淤进量,潮滩坡度是次一级的指标。苏北南部淤泥质海岸可分为稳定淤涨型、侵蚀不稳定型和基本稳定型三种状态。     

淤泥质海岸近岸带水动力特征及人工吹泥条件下的岸滩演变 以连云港附近海岸为例

淤泥质海岸在地貌形态、沉积物构成、水动力特征及冲淤演变规律方面,都与砂质海岸有明显不同.弄清在宽阔淤泥浅滩上破波作用历时及波浪动力的分布对理解淤泥质海岸的沉积和地貌分带性是重要的.为了了解淤泥质海岸冲淤演变规律,需要对淤泥在海水环境中的絮凝、沉降、冲刷特性及密实过程进行一系列专门的室内试验,并根据淤泥沉积物在运动海水中冲淤的物理过程,建立适当的计算模式,本文对此作了探讨.海岸演变通常是一个长期过程,但在人工吹泥条件下,可以发生短期内的明显变化,连云港吹泥站的建立,客观上提供了研究这种短期变化的条件.     

韩江三河坝-潮州供水枢纽段河道冲淤规律及成因分析

以韩江三河坝-潮州供水枢纽段为研究对象,利用2002～2017年实测地形资料,分析了河道冲淤量及强度、断面及深泓变化,基于河段区间泥沙输移平衡关系,结合河道采砂情况,确定了引起河道冲淤的主控因素。研究表明:①韩江三河坝-潮州供水枢纽段深泓整体为下切趋势,2002～2017年期间三河坝-高陂枢纽、高陂枢纽-东山枢纽及东山枢纽-潮州供水枢纽河段平均下切分别为1.92 m、1.15 m和5.38 m;②2002～2008年期间韩江三河坝-东山枢纽河段略有淤积,2008～2017年期间为冲刷趋势,其中三河坝-高陂枢纽河段冲刷强度减小,高陂枢纽-东山枢纽河段冲刷强度增加;③2002～2017年期间东山枢纽-潮州供水枢纽河段的河道均为冲刷趋势,且冲刷强度先减小后增大;④基于河段区间泥沙输移平衡理论,结合河道采砂量,研究认为河道采砂是引起三河坝-归湖河段河床冲刷下切的主控因素。     

河流网上泥沙冲淤动力学模型的建立与模拟

基于不同级别支流的汇流建立了枯水期河流网上的泥沙冲淤动力学模型.计算结果显示稳态下泥沙冲淤量在河段上的分布服从指数标度规律.利用黄河枯水期的实测数据与计算结果作对比,证明该模型能够模拟自然河道的冲淤状态,且可以预知一定条件下的稳态.     

山东半岛和黄河三角洲的海岸侵蚀与防治对策

 海岸侵蚀是一种渐进式或突发式的特殊海洋地质灾害。山东半岛和黄河三角洲分布有粉砂淤泥质海岸、砂质海岸、基岩海岸、黄土台地海岸等类型的海岸。近几十年来,山东半岛和黄河三角洲海岸受河流改道与入海河流输沙量减少、海面上升、风暴潮等自然因素及在河流上游建设水库拦蓄泥沙、沿岸挖沙及海滩采沙、不合理的海岸工程建设、海岸湿地植被和防护林破坏、不合理的滨海旅游项目建设等人为因素的影响,发生了普遍而严重的海岸侵蚀。对此,本文提出了加强海岸带开发管理,严禁海岸带非法采沙,人工海滩补沙,建海堤、丁坝和离岸堤,实施岬控工程和恢复、重建退化海岸盐沼湿地等防治海岸侵蚀的措施。