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.     

长江河口动量系数时空变化规律研究

利用近期实测资料,对长江河口肖山—口门区域的动量系数进行时间和空间分布规律研究;在此基础上,得出动量系数边滩和深槽分布的差异性,并建立了经验曲线.主要结论:动量系数近口段和河口段一般为洪季大于枯季,但北槽进口枯季大于洪季;洪季肖山—石化下大潮大于小潮,枯季时肖山—狼山沙为大潮大于小潮,徐六泾—石化下为大潮小于小潮;洪季以潮流界作为界限,潮流界以下向海方向动量系数表现为增加趋势;在空间上,北港大于南港,北槽大于南槽;引起这一差异的主要原因为不同时间和空间径流和潮流水动力差异所致.以-15 m水深划分近口段边滩和深槽,边滩区域动量系数随水深增大而增加,深槽区域动量系数变化不大.     

不同潮型和风况下青草沙水库取水口盐水入侵来源

本文应用2013年12月和2014年2月青草沙水库取水口实测盐度和数值模式计算的流速流向,分析水库取水口盐水入侵的来源.2013年12月枯季在一般径流量和风况的情况下,大潮、大潮后中潮和小潮前期水库取水口盐水来源于上游的北支倒灌,小潮中后期、小潮后中潮盐水入侵来源于北港下游外海的盐水入侵.观测资料发现2014年2月长江河口盐水入侵是近几十年来发生过的最严重盐水入侵事件,导致青草沙不宜取水的时间达到23 d,对上海的安全供水造成了严重威胁.2014年2月枯季在一般径流量和持续偏北大风15 d情况下,所有4个潮型中青草沙水库取水口盐水均来自北港外海的正面入侵.     

半封闭海湾围填海对水动力 环境的影响分析

以东山湾为例,采用平面二维数学模型,从潮流、纳潮量和水交换3个方面探讨湾内围填海对东山湾水动力环境的影响.研究结果表明:随着填海面积的增加,影响范围及程度不断增大;湾口海域对填海区位置及填海范围的响应较为敏感,当填海范围扩大到湾口海域后,纳潮量减少10%以上,大潮平均水交换率均减小8.82%,小潮平均水交换率减小13.33%,易影响湾内的污染物扩散能力,从而引发水质和生态问题.     

长江口拦门沙航道(北槽)回淤分析

北槽是长江四个出口之一.在拦门沙有8公里长的航道水深不足,1984年进行了疏浚.资料表明:挖槽航道内,大潮冲刷,小潮淤积.在洪季小潮时,滞流点移向挖槽段下游.由于絮凝和扩散作用,河流带下的泥沙沉积在滞流点向陆一侧的挖槽段内.在枯季小潮时,滞流点移到挖槽段上游,但密度水流把横沙东滩串沟和九段沙下泄的泥沙推到上游,那里的切力小于临界冲刷切力,淤积的泥沙不能再一次悬浮.这样,淤积的位置与每一潮的涨潮水流搬运泥沙之距离有关,因此实际的回淤地点一般与洪季小潮时回淤相同,均发生在相对较短的挖槽段内.     

黄河源区枯季基流的周期变化规律与成因

利用小波变换、小波系数方差等方法分析了黄河沿水文站1955—1999年枯季3月基流量周期变化规律,同时利用显著周期振幅的不稳定性,计算同周期枯季基流与气象要素的小波系数的相关系数,分析了枯季基流变化趋势及显著周期的气象成因,解释了三次断流的原因.计算结果表明源区枯季基流量存在一个强趋势项、7—8年与3—4年两个显著周期.强趋势项决定了枯季基流量的总体变化规律;受其影响,20世纪50年代以来,源区枯季基流量呈现枯-丰-枯的变化规律.计算结果还表明枯季基流量的强趋势项为气温所致;两个显著周期为降水所致.文章根据地下水、枯季基流及气象要素间的关系,推知源区地下水位变化也存在强趋势、7—8年与3—4年周期.50年代以来,源区地下水位的经历了低-高-低的变化规律.1999年以后的一段时间内源区地下水位仍然较低.     

基于遥感地貌特征的潮流沙脊人工岛围堤选线方法 ——以辐射沙脊群东沙为例

以辐射沙脊群海域离岸沙脊东沙为研究区,探讨在水文、泥沙、地形等基础资料缺乏的条件下,离岸沙脊人工岛式围填选线布局辅助设计方法。采用1973—2014年长时间序列低潮遥感数据,提取沙脊露滩重复率指数指标,实现沙脊稳定性特征的定量计算,并根据指数分布特征及其栅格数量频率分布特征确定最稳定、最适宜的沙脊围堤外廓线选址;采用地貌演变特征线——沙脊二分水和主要子纳潮盆地分水线,实现围填区沙脊二分水主干内廓线和主要子纳潮盆地分水线辅助内廓线设计。     

河口湿地围填造地的适宜性和资源环境问题——以福建三沙湾湾顶河口区为例

以福建宁德三沙湾内鲈门港湾顶霍童溪和七都溪入海口之间的潮滩(实际为潮汐汊道)围填为例,从工程地质、水文条件、生态环境等方面探讨其围填造地的适宜性,并应用数值模型、潮汐汊道理论以及生态学原理预测其对区域资源环境的影响.具体为:河口围填后相当于河流近口段、河口段、口外海滨段相应地向海延伸,必然会引起河口体系的自动调整并形成新的动态平衡;在这种自动调整过程中,所在区域的资源环境会受到一系列的影响,包括河口地形地貌改变而导致径流和潮流动力条件变化进而引起滩槽冲淤变化、河流入海流路变化而导致流域排洪在一定程度上受阻、河流入海流路冲刷对跨海大桥桥墩或其它构筑物稳定性的影响、湿地占用导致底栖生物破坏和生物生境缩小进而导致生物群落改变和渔业资源受损、以及河口景观改变等.建议河口潮滩湿地围填应综合考虑河口的水文条件、防洪措施、环境容量以及围填后河口体系的自动调整作用范围、维护岸滩和已建构筑物稳定以及维持航道水深的工程量和成本、围填护岸形态结构与生态环境的相适宜程度等,并综合权衡损益.     

山海关旅游海滩生态修复工程水动力变化特性

为改善海滩环境,针对山海关白鹭岛至唐子寨岸段展开了旅游海滩生态修复工程.基于Delft3D软件采用三重嵌套的方法建立了渤海-秦皇岛海域-山海关海域的波流耦合数学模型,并用实测资料进行模型率定和验证.基于验证后的数学模型对工程海域水动力变化特征进行分析,结果表明:潮流场基本不受工程影响,海域的水体交换能力基本不变;潜堤掩护区常浪下的波高减幅约为10%,强浪下的波高减幅约为20%.总体上,山海关旅游海滩生态修复工程的建设既保护了工程海域水动力环境,又削弱了波浪对海滩的侵蚀,有利于维持当地旅游海滩的生态环境与稳定.     

没冒沙水域水沙运动特性及筑库工程对其影响

以多年数据资料，特别是最新的2003年9月，12月洪枯季和2004年1月枯季南槽没冒沙水域以及邻近水域各定点观测水沙数据资料为基础，采用水文学、泥沙运动力学和数理统计的方法对没冒沙水域的水沙特性进行了分析.结果表明，该水域落潮流速大于涨潮流速，落潮历时比涨潮历时长；净水量向外海，呈落潮流优势；含沙量普遍较高，大潮平均含沙量1.40 kg/m3，小潮平均含沙量0.60 kg/m3，洪季含沙量比枯季高，洪季大潮涨潮含沙量比落潮高，小潮则相反；枯季不论大小潮，一般都是落潮含沙量大于涨潮含沙量；含沙量垂向梯度的大小潮变化、洪枯季变化和涨落潮变化明显.并且用水流连续方程和拟合挟沙力公式推算了水库工程建设后水流流速和含沙量的变化，估计将对南槽产生一定影响.      

感潮河段洪潮遭遇组合风险研究

洪潮遭遇分析和洪潮组合的合理选取是感潮河段整治规划设计中的重要内容。构建的洪潮遭遇组合的风险分析模型,首先采用Copu la函数构建感潮河段的年最大洪水流量和相应潮位的联合分布以及年最高潮位和相应洪水流量的联合分布,再基于联合分布提出遭遇组合的风险分析模型。并以漠阳江河口段的洪潮遭遇组合分析为实例来研究。结果表明,①以洪为主,50年一遇的设计洪水与下游多年平均潮位相组合的风险率为6.89%,②以潮为主,50年一遇的设计潮位与其上游多年平均洪水相组合的风险率为4.77%。根据洪潮遭遇组合风险模型来确定遭遇组合,可为感潮河段洪潮遭遇组合的合理选取提供科学依据。     

磨刀门水道盐水强烈上溯规律和动力机制研究

通过流体力学场的概念做出磨刀门水道咸界图, 得到3个月长时间序列的盐水运动上溯距离和潮位的关系, 从中发现总是在潮差最小的前后两天盐水上溯有一个突然增加的特点. 从2005年初实测资料中整理分析发现, 在整个珠江上游径流量较小时, 由于分流比的变化, 磨刀门水道在小潮期间有两天净泄量几乎为零, 从而导致涨落潮的流动状态发生显著变异, 涨潮历时为16 h, 落潮历时仅为9 h. 在此动力作用下盐水快速上溯, 随后几天由于小潮期间潮汐动力作用不大, 使得盐水滞留在磨刀门水道, 直到大潮期间较强的潮汐动力作用将盐水带出, 因而造成磨刀门水道异常的盐水上溯规律和严重的咸潮灾害.     

蜿蜒河道水流数值模拟及其应用

在蜿蜒河道的水流计算模拟中,提出了以水深为权重的质量集中有限元方法,改进了河床横断面高程变化剧烈的不稳定计算模式.以此方法建立了二维蜿蜒河道水流数学模型,模拟了飞云江中下游河道枯、丰水期大、中、小潮的流动形态,与实测水位、流速和流向资料相比吻合良好.     

长江河口横沙小港泥沙浓度的观测及研究

用OBS－3浊度计在1998年2月12日至21日期间在长江河口横沙小港对悬浮泥沙浓度作了观测,同时也用ENDCO海流计测量了流速、流向、水温和盐度。观测数据表明不论潮还是小潮期间,在落潮过程中泥沙浓度的扰动比涨潮过程中更加频繁和强烈,存在着高频振荡。动力分析表明这是由潮扩散的不对称性造成的,即落潮期间垂向湍流扩散比涨得垂向切变不稳定增强。观测还指出泥沙浓度的变化与流速密切相关,存在着泥沙峰值滞后于流速峰值的现象。这是首次用先进的OBS浊度仪在长江口横沙小港观测在落潮期间泥沙浓度的高频扰动,并从动力成因上做出了解释。     

邕江南宁段和南宁城市内河中的有机磷农药调查

在邕江南宁段和南宁城市内河的西明江、可利江、心圩江、朝阳溪、大桥冲、水塘江、竹排冲设置采样点,分别在枯水期和丰水期采集水样,用固相萃取-气相色谱／脉冲火焰光度检测器检测三乙基偶磷硫酯、硫磷嗪、致螟磷、甲拌磷、乐果、乙拌磷、甲基对硫磷、对硫磷和氨磺磷9种有机磷农药的含量,分析水体中有机磷农药组成及污染状况。结果共检出甲拌磷、乐果、乙拌磷、对硫磷、甲基对硫磷和氨磺磷6种有机磷农药。邕江南宁段仅在丰水期检出乐果和氨磺磷2种有机磷农药,含量0．03～0．04μg／L。南宁城市内河枯水期检出甲拌磷、乐果、乙拌磷、对硫磷4种有机磷农药,总含量0．09～6．82μg／L,含量最高的是朝阳溪的样品;丰水期检出乐果、乙拌磷、甲基对硫磷、氨磺磷4种有机磷农药,总含量0．08～6．60μg／L,含量最高的是大桥冲的样品。     

长江口北槽丁坝坝田区潮流及污染物迁移扩散特征

为研究长江口深水航道北槽坝田水流结构,基于非结构网格FVM法,建立了长江口大范围二维潮流水质耦合数学模型,在数学模型验证良好的基础上,对北槽涨落潮水流结构及坝田污染物扩散进行了研究。结果表明,北槽中上段北坝田高潮位明显高于主槽,北槽下段,高潮位与主槽相近;南坝田高潮位大都高于主槽,南北坝田低潮位与主槽相近;坝田污染物落潮时释放扩散速度较快,南侧坝田污染物扩散速度比北坝田快,大潮坝田污染物扩散速度比小潮快,坝田外部污染物扩散速度比坝田内部快;坝田释放污染源后,污染物随涨落潮流在坝田与主槽内运动,短时间内污染物进入航道的量较少。     

滨江潮汐型水体水下光场时空分布模拟

建立内江水下光场分布预测模型,选择洪季、枯季两个典型全日潮,研究内江水下光场分布特征.结果表明:洪季内江水下光照条件明显优于枯季,枯季悬沙浓度较低,光强垂向衰减速度略慢于洪季;洪、枯两季水下0.3 m处光强分别比表面光强削减了89.1%和83.5%. 受水量交换及水动力条件影响,洪季内江东部水域光照强度比西部水域平均增加59.2%;枯季内江南北两岸滩地水下光强平均约为主流区的2.63倍. 洪季潮汐作用对内江水下光场分布影响较小;枯季潮差大于洪季,落潮期间,悬沙的落淤,水下光照强度平均较涨潮过程增加47.2%.     

长江河口石洞口电厂扩建工程温排水三维数值模拟

采用改进的河口海岸海洋三维数值模式ECOM,考虑潮汐、径流、风应力和江表面热通量的作用,计算和分析石洞口电厂扩建工程夏季温排水的输运扩散.数值模式计算流速流向和实测资料符合良好,表明模式能较正确地模拟长江河口的水动力过程.模式计算结果表明,温排水分布在沿岸一带,受径流作用,下游受影响范围远较上游大.在本工程排水口附近,大潮和小潮平均温升分别为2.34和2.84℃,表层温升为1.0℃的面积分别为0.09和0.20 km~2,底层温升为1.0℃的面积均为0.09 km~2.大潮期间流速大,平流和侧向扩散作用大,造成大潮期间本工程排水口附近温升大小、温升沿岸扩展的范围和量值明显比小潮期间小.     

台州湾附近海域潮汐、潮流特性

利用临时验潮站横门站的1a潮位观测资料、下大陈站长期验潮资料以及4个垂线测站的大、中、小潮潮流同步观测资料,分析了台州湾附近海域的潮汐、潮流特征,并探讨了海平面空间分布特征的影响因素.结果表明:横门站与下大陈站的潮汐类型均属于正规半日潮类型;横门站年平均潮差大于下大陈站4 cm;2站平均涨、落潮历时相当;台州湾除T-1...