港口工程建设对渤海湾西南岸水沙动力环境的影响

基于Delft3D数值模拟软件建立渤海湾西南岸二维潮流、波浪和泥沙输运数学模型.运用验证合理的模型研究近20年的港口工程建设对渤海湾西南岸水沙动力特征的累积影响以及黄骅、滨州两港水沙动力的相互作用.结果表明,港口工程建设使渤海湾西南岸逐渐形成3个相对独立的海区;波流耦合作用下,全潮平均含沙量分布情况基本与纯潮流时相似,但量值提高近8倍.沿岸流的增强使含沙量等值线趋于与岸线平行,涨潮输沙量的增加使黄骅港以西,黄骅、滨州两港之间以及滨州港以东近岸区域的泥沙含量比例重新分配;总体看来,连片港口工程建设使渤海湾西南岸逐步达到新的输沙平衡状态.黄骅港综合港区与滨州港防波堤一期工程(2012年)与规划工程(2020年)可分别削弱正常天气、常浪天气下港区间泥沙相互输运的影响.     

天津港大沽沙航道交通组织优化

为保障天津港大沽沙航道通航安全畅通,对该航道通航环境和交通现状进行了研究,统计分析了大沽口港区和南疆南港区泊位及到港船舶情况,通过分析通航时间和通航密度,计算了航道实际通航能力,指出该航道交通组织优化的必要性.依据港口发展规划,对港区货物吞吐量及到港船舶数量进行了预测,在此基础上提出了大沽沙航道交通组织优化模式和安全保障措施及建议.     

黄河下游高含沙洪水冲淤特性及其调控对策初探

基于黄河下游实测资料,对高含沙洪水对下游各河段河槽淤积的影响进行了分析,认为来自河口镇至龙门区间的高含沙洪水是造成下游高村以上河段河槽淤积的主要原因,高村以下河段的汛期河槽淤积物甚至全部来自高含沙洪水.降低含沙量、增大流量和提高细沙比例至70%~80%以上均可显著减轻高含沙洪水对河槽的淤积,而这可通过调控水库排沙比来实现.进一步分析了水库排沙比与出库泥沙的含沙量与细沙比例的关系,建议小浪底水库对高含沙洪水的调控要控制其排沙比在50%.在河龙间粗泥沙集中来源区,由于其来水很少、来沙很多,可利用该区"沙随水来"的特点使河龙间洪水就地利用,以减少黄河高含沙洪水产生几率和入黄泥沙量.     

黄河下游高含沙洪水冲淤特性及其调控对策初探

基于黄河下游实测资料,对高含沙洪水对下游各河段河槽淤积的影响进行了分析,认为来自河口镇至龙门区间的高含沙洪水是造成下游高村以上河段河槽淤积的主要原因,高村以下河段的汛期河槽淤积物甚至全部来自高含沙 洪水.降低含沙量、增大流量和提高细沙比例至70%～80%以上可显著减轻高含沙洪水对河槽的淤积,而这可通过调控水库排沙比来实现.进一步分析了水库排沙比与出库泥沙的含沙量与细沙比例的关系,建议小浪底水库对高含沙洪水的调控要控制其排沙比在50%.在河龙问粗泥沙集中来源区,由于其来水很少、来沙很多,可利用该区"沙随水来"的特点使河龙间洪水就地利用,以减少黄河高含沙洪水产生几率和入黄泥沙量.     

ECOMSED三维悬沙扩散数值模型在凤城港航道清淤工程建设中的应用

文章用ECOMSED三维近岸水动力泥沙数学模型对山东烟台凤城港附近海区的潮流场进行了较高分辨率数值模拟,在此基础上进一步建立了凤城港航道清淤工程过程中三维悬沙输运-扩散数学模型。该模型以航道中心为悬沙线源,根据工程过程中连续开挖的特点较好的引入泥沙输入源强,准确地模拟了该航道中连续开挖36小时,工程区域及其周围海域表、中和底层泥沙浓度分布特征及其随时间的变化规律。     

淤泥质海岸泥沙运动模拟及进港航道大风天回淤特性研究

建立波浪、潮流共同作用下的泥沙运动数学模型,提出了一种对泥沙运动模型率定与验证的新思路,即采用代表潮和代表波浪场对长期水动力进行模拟,并利用具有统计意义的代表含沙量场对泥沙起动各参数进行率定,最后采用不同风浪条件下的含沙量实测数据对模型进行验证.以连云港地区为例,对这种新思路进行了检验.研究结果表明,这种率定/验证思路可有效应用于粘性泥沙运动和航道回淤的模拟中.在所建思路与模型基础上,对淤泥质海岸大风作用下的泥沙运动特征及进港航道回淤特性进行了研究.结论显示大风作用下的含沙量分布形式与正常天气相似,但含沙量数值大幅增高.一次大风对航道回淤的影响时间应为大风期间与风后一段时间的总和,其中航道回淤最强的时刻发生在风后一天左右,然后随时间推移而逐渐降低至正常天气状态.最后,根据模型预测,连云港地区进港航道不会发生一次大风骤淤碍航的情况.     

连云港抛泥区抛泥弃土的流失及其对外航道回淤的影响

连云港羊窝头抛泥区由抛泥弃土形成的水下堆积体,主要受波浪和潮流作用,一部分在抛泥期间被运移,另一部分在波浪掀动后被潮流搬运。抛泥区93％的弃土是在抛泥期间的4～10月被运移流失。当每年有300万立米的弃土抛于羊窝头抛泥区,它可以使东口门水体含沙量增加20％,在连云港外航道5+000内淤积厚度增加0.21米,这个淤积强度是很小的.     

天津浮式LNG接收终端涉海关键技术研究

针对我国首个浮式LNG项目——天津浮式LNG接收终端项目,在广泛收集和分析现场实测资料的基础上,综合采用潮流数学模型、泥沙数学模型、冷排放数学模型和波浪数学模型、波浪整体物理模型、波浪断面模型等多种研究手段,系统研究潮流、泥沙、波浪、循环水冷排放等涉海关键问题,为浮式LNG接收终端项目的防波堤、码头、取排水口布置等工程的设计和建设提供了关键技术支撑,从而为节约工程建设费用、改善通航和停泊条件等做出了贡献。作为天津市重点工程,天津浮式LNG项目实施后有效改善了天津市能源结构,促进了经济发展和宜居城市建设,具有显著的社会效益。     

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.     

波浪作用对珠江崖门口出海航道冲淤变化的影响

较为详细地介绍了基于能量平衡方程的第三代近岸波浪数值预报模式SWAN，阐述了笛卡儿坐标系下方程模型及方程右端源汇项的处理方法.在设计台风浪SE向40m／s风场下，数值预报了崖门口出海航道水域的有效波高分布和波浪水质点底部轨迹运动速度分布.通过对由泥沙起动底流速公式得到的出海航道水域泥沙起动底流速与近底水质点轨迹运动速度的均方根值的比较分析，表明在台风浪风场作用下，航道附近水域底部泥沙将被掀扬至水体，经潮流输送造成航道淤积或冲刷.分析比较了各家泥沙起动公式，提出各家泥沙起动公式分别对粗、细沙的适用范围.     

辐射沙洲东大港潮流水道悬沙输移机制分析

以东大港潮流水道4号站位的水、沙实测资料为例,利用悬沙通量机制分解法、功率谱分析法,对东大港潮流水道悬沙输移的动力机制进行分析探讨.结果表明,悬沙净输移以平流作用占优,“潮泵效应”项在悬沙输移中也相当重要;潮流流速是水体含沙量变化及悬沙输移的主要动力因素.     

银洲湖水域强潮河段悬移质输运模型

利用平面二维水动力及泥沙输运模型、有限元法对银洲湖及邻近水域内的悬沙输运、流速分布、水流平面形态等进行了数值模拟计算.其中黏性泥沙输运模型考虑侵蚀和沉积剪切应力.计算结果与实测结果比较表明:银洲湖水域的潮流大体上呈现沿航道南北向的往复流,径流和潮流是银洲湖水域的主要动力因素,细颗粒悬浮泥沙输运是该水域泥沙的主要运动形式;平面二维水动力及泥沙输运模型能较好地复演银洲湖水域的潮流泥沙场,可用于实际工程潮流泥沙场的计算.     

泥沙输运与海床演变对曹妃甸港口工程的响应特征

采用Delft3D软件建立了波流共同作用下曹妃甸海域三维泥沙输运与海床演变数学模型,使用2012年实测潮流和含沙量对模型进行验证.运用验证后的数学模型对2012年曹妃甸工程的泥沙输运和海床演变进行模拟,从而分析泥沙输运与海床演变对港口工程的响应特征,得出以下结论:曹妃甸海域含沙量较低,小于0.2kg·m-3,呈现在平面上为西部高、东部低,滩地高于外海,在垂向上为由表层至底层增大的特点;甸头、西部滩地和东坑坨海域为主要冲刷区,西部深槽和东部老龙沟深槽为主要淤积区.海床一年的冲淤演变总体在0.5m以内,海床是动态稳定的,冲刷率和淤积率均是港口运行可接受的.     

北仑河口潮汐汊道稳定性的环境影响因素分析

在自然条件和人类活动的双重影响下,处于中越之间的北仑河口潮汐汊道稳定性问题备受关注。本文基于历史资料与最新的调查结果,分析总结了影响河口潮汐汊道的各类环境因素。自然因素方面,汛期暴雨洪水及其携带的泥沙对塑造河口潮汐通道以及地貌形态起到重要作用;多次调查结果显示,非暴雨时期河口的含沙量较小,潮流动力不强,余流流速不超过10 cm/s;平水期和丰水期的常浪向以及强浪向均为南向波浪,对河口中国一侧浅滩有不利影响;风暴潮增水有利于河口西侧淤积、东侧侵蚀。人为干扰方面,由于越南一方大量开展水利、围垦、造堤连岛等工程建设,局部改变了河口水流流向,尤其是在竹山港西面,主航道深水线偏向中国一侧,这种情况短期内已无法扭转;来水来沙减少、人工采砂以及红树林滥砍滥伐加剧了中国一侧河槽、岸滩侵蚀。维护北仑河口潮汐汊道的稳定性是中越两国合作共赢的共同选择。     

甬江和口外金塘水道水沙特性及悬沙输移分析

根据甬江和口外金塘水道2010年7月实测水文泥沙资料,对水动力、泥沙特性和悬沙输移进行了分析。结果表明,在甬江口及其附近水域潮差较小,潮流强,呈往复流;甬江河道自上游向下游含沙量逐渐增大,金塘水道北部水域含沙量大于南部水域,泥沙主要来自北部的长江口及杭州湾。     

伶仃洋西槽洪季水沙纵向输移机制研究

根据2003年实测数据,运用物质纵向输移模式计算了丰水大潮期伶仃洋西槽的水量和泥沙纵向输移量,研究了伶仃洋西槽洪季水沙纵向输移机制及水量输移特征,并针对泥沙输移特征,用底层流速和含沙量的相位变化以及表底层盐度的变化对悬沙输移机制进行了分析.结果表明:伶仃洋西槽垂向环流发育,泥沙输移特征明显;径流、潮流变形以及盐淡水异重流是形成西槽水量输移的主要原因;潮流不对称性和底层泥沙再悬浮对潮汐捕集输沙的贡献明显,盐淡水混合和纵向水体梯度对垂向净环流输沙的贡献明显.     

平潭竹屿湾潮流泥沙运动特征的数值模拟分析

基于非结构网格FVCOM模型构建平潭竹屿湾潮流泥沙计算模型，开展竹屿湾附近海域潮汐潮流、悬浮泥沙输运模拟计算，分析其潮流泥沙的运动特征。模型计算结果显示，海坛海峡内潮波为前进波，潮流与潮位变化同步，但竹屿湾内的潮波为驻波；海坛海峡内大潮、小潮期间垂线平均悬浮泥沙浓度差别较小；现状条件下海床的年最大冲刷强度约为10 cm·a-1。实测数据与模拟计算结果的对比研究表明，模型可以较好地模拟竹屿湾附近潮汐潮流和泥沙的运动特征；竹屿湾海床总体稳定，可能是周围工程建设和人工采砂导致竹屿湾海床局部发生冲淤。     

廉洲湾水流动力场对北海港域泥沙运移的影响

根据廉洲湾海洋动力场形成机制探讨了北海港域泥沙运移趋势,廉洲湾潮流具有明显往复特点,落潮流大于涨潮流,有利于湾内冲刷深槽的形成,使北海港保持相对稳定或微淤状态,便在深槽以北开阔海我浪作用加速南流江夏季冲淡水携沙向外运移,甚至波及港口一带,形成不断外移趋势,湾内工程开发不当会加快湾内泥沙洄淤的速度。     

有限体积海岸海洋模型模拟泉州湾人工岛建设对水交换的影响

以泉州湾秀涂人工岛的建设为例,基于有限体积海岸海洋模型,建立泉州湾三维数值模型,模拟分析建岛前、后水动力特征、潮致余流和纳潮量的变化.采用欧拉弥散方法模拟污染物浓度的对流扩散,对泉州湾的水交换能力进行分析.结果表明:建岛后,大部分海域的海潮流速约减小0.1 m·s^-1;石湖港区人工岛连线以西大部分区域的潮致余流变化不显著,但湾口的潮致余流出现较为明显的减少;纳潮量的变化较为明显,小潮期间纳潮量的变化率为10.09%,使小潮期间湾内水体与外海的交换能力变弱,更易遭受污染威胁;洛阳江流域和金屿的污染物浓度差变化较大,导致湾内水体的半交换时间约增加3 d.