潮流与泥沙输运对黄骅港工程的响应分析

黄骅港的泥沙淤积问题一直是影响通航能力和投资建设的关键因素.黄骅港通过2011年整治工程大大改善了航道的通航能力,并减缓了泥沙的淤积,为港池提供了平稳的水域.基于验证的MIKE 21软件中的潮流和泥沙数学模型,计算分析了2011年工况下港区的潮流场以及泥沙浓度场对工程的响应,并对比分析了有无波浪作用下泥沙浓度场的变化,得出以下结论:防波堤外延把黄骅港分为了两个相对独立的区域,明显的阻流作用迫使潮流携带泥沙沿堤向外海侧搬运;无波浪作用时,港区含沙量在平均值0.02kg·m-3附近变化,有波浪作用时,含沙量大幅上升,近岸区形成高含沙水体;防波堤阻碍高含沙水流跨过航道,提高了航道的使用寿命.     

渤海湾典型岸段近岸过程研究

渤海湾是我国典型的平原淤泥质海岸,中国最大的两个人工港--天津新港和河北黄骅港,在建设过程中曾先后遇到细颗粒泥沙运移与如何减轻港口、航道回淤量等工程泥沙问题。文章以渤海湾西南部大口河沿岸海域现场观测资料为基础,通过近岸水动力、泥沙输移、岸滩沉积过程及冲淤演变等综合分析,为平原淤泥质海岸"浅水深用"的建港战略决策提供理论依据。     

近40年来渤海湾岸线变化及影响分析

利用遥感和地理信息系统方法,基于1975—2015年间多期Landsat TM/ETM卫星影像数据,对近40年来渤海湾陆域海岸线变化、海湾面积变化和海岸属性变化等进行了分析.研究结果显示;近40年来渤海湾陆域海岸线总长度增加761 km,呈现先微略减小后逐渐增加的变化;至2015年渤海湾沿岸人工海岸线比例约占岸线总长度的95%以上,渤海湾海湾面积一直呈逐渐减少的趋势;导致岸线长度增加和性质变化的主要原因是人类活动(围填海工程与港口建设),主要集中在曹妃甸港区、天津港、黄骅港三个重点区域.从水动力、沉积物以及自然演变环境等方面分析了岸线和海湾面积的变化对海湾动力沉积环境的影响,指出随着海洋滩涂资源和港口资源开发活动不断增加,人为因素对海岸带环境演变的影响愈加明显.     

冬季苏北辐射沙洲水域悬沙分布及输运特征分析

为揭示苏北辐射沙洲水域泥沙分布及输运的特征,利用潮流及泥沙输运数学模型,给出了辐射沙洲水域的潮平均含沙量场和对应的水质点运动轨迹.分析表明:该水域含沙量呈现以条子泥附近水域为中心,呈辐射状向外围递减的趋势;潮汐通道是辐射沙洲内部水域与外部水域进行水沙交换的重要通道.     

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.     

兴化湾工程建设对周边海域水沙环境影响

基于实测水文泥沙资料,建立和验证了兴化湾海域大小嵌套的二维潮流泥沙数学模型;模型与实测结果在水动力泥沙方面吻合,验证结果良好。以兴化湾港口规划工程为例,运用所建模型分析相关工程实施对周边海域水沙环境影响。结果表明:规划工程实施后,湾内流速局部有所调整;但变化范围和幅度均相对有限。采用断面潮量计算方法,得出工程前后湾内纳潮量中潮期间减小15%,大潮期间则为13. 1%; 1个月后,湾内水体交换率均在40%以上,与天然条件相比,交换率减小了6. 8%;工程后湾内含沙量仍保持了较低的状态;同时受近岸区滩涂围垦影响,使浅海区再悬浮泥沙来源减少,导致南侧海域含沙量有所降低。研究成果为兴化湾海域科学合理的规划布局提供一定的参考。     

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.     

大丰港匡围工程对潮流泥沙影响的模拟研究

建立了大丰港临近海域平面二维潮流泥沙数值模型,模拟计算了研究区域大小潮特征时刻的水沙空间分布特征。模型利用实测数据进行验证,计算结果与实测潮位、流速、流向及含沙量数据吻合良好。在模型验证良好的基础上,模拟围垦工程建设前后周围流场和悬沙场的变化。研究发现:围垦工程使得工程向海一侧流速减小。对于悬沙浓度,涨急时刻工程北部含沙量减小,落急时刻工程向海测含沙量增大。     

黄浦江河口水沙输运机制研究

受潮汐影响的弯道泥沙输运表现出与径流弯道不一样的现象.本文运用通量分解机制法,以黄浦江河口大潮期间实测水文资料为基础,对黄浦江河口受潮汐影响的弯曲河道水沙输运进行机制分析.结果表明,黄浦江河口水沙输运受弯道环流影响可分为纵向输运和横向输运.纵向水体潮周期净输运因径流作用指向口外,泥沙潮周期净输运因潮泵输运大于平流输运指向口内.潮周期横向水体净输运和泥沙净输运均指向凸岸,其中横向水体输运以欧拉输运为主,横向泥沙属于以平流项为主.通过比较水量输运的纵横比和泥沙输运的纵横比可得黄浦江河口大潮期间水量潮周期横向净输运大于纵向,泥沙是纵向大于横向.说明潮泵输运在黄浦江河口大潮期间起主导作用.     

多工程和波流耦合作用下养护海滩的地貌演变特征

为探究秦皇岛市戴河口至洋河口岸段海滩在养护工程实施后的地貌演变特征,采用双重嵌套网格技术在验证良好的波流耦合水动力模型基础上建立该海域的泥沙输运及海床演变模型,模型得到了实测资料的良好验证。模型的计算结果及实测剖面资料表明：潮流和常浪耦合下的泥沙分布与潮流和和强浪耦合下的泥沙分布形式一致,平均泥沙浓度及工程前后泥沙浓度增加值落急时刻大于于涨急时刻;工程后沙坝周围出现悬沙高浓度带,常浪时位于沙坝向岸侧,强浪时带位于沙坝向海侧;工程后沙坝处发生侵蚀,沙坝向岸侧发生淤积,沙坝向岸移动,工程在有无风暴潮的情况下均能起到保护海滩的作用。     

黄骅港外航道大风骤淤的机理及其整治

黄骅港位于渤海湾西南，是建在淤泥质海岸上的人工港，在特殊大风期间，即E向或ENE向6级以上的海向风廷时14小时以上时，外航道的淤积量大大超过原先的预测值，且淤积物为密实、坚硬、难以疏浚的粉沙。本研究表明，这一问题产生的原因是堤头旋涡的输沙作用，卫星图像和数模证明了堤头旋涡的存在；同时还对设置垂直和平行于海岸线防波堤的两种整治方案作了讨论。     

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。     

渤海湾西南海域潮汐风暴潮数值模拟

基于有限元方法,采用三角形网格,建立了一个高分辨率的潮汐风暴潮数学模型,该模型对复杂岸线和建筑物布置有较好的描述．通过实测资料对该模型进行了验证,验证结果表明该模型能很好地应用于潮汐风暴潮数值模拟．利用该模型对渤海湾西南海域几次潮汐风暴潮过程进行了研究,研究结果表明,持久的偏东大风是该海域风暴潮发展、演变的重要因素,大风引起的增水和风吹流是该海域泥沙输运的主要动力因素．     

廉州湾重矿物组合区与泥沙来源

对廉州湾50个沉重物样品0.125-0.063mm粒级的重矿物（比重大于2．89的碎屑矿物）分析，发现3个重矿物组合区：（1）南流江口物区即电气石－锆石－钛铁矿－浅渌角闪石组合区；（2）西南部大风江口矿物区即钛铁矿－电气石－锆石组合区；（3）东南部北海港矿物区即电气石－钛铁矿－锆石－黑云母组合区。陆相径流（南流江流域）来沙是廉州湾的主要物源，也有部分物源是来自南部海岸的侵蚀物质，海相来沙是很少的，海湾泥沙运移总趋势是自东北向南运移，但南部沿岸泥沙自西南向东北运移。     

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.     

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。     

钦州湾蓄泥坑泥沙扩散数值模拟

【目的】近年来,钦州港的快速开发在带动海洋经济发展的同时,也对周围的海洋环境造成一定的压力,本研究试图寻找钦州湾海上工程产生的泥沙扩散对周围环境影响最小的施工方法。【方法】基于ECOMSED模型模拟钦州三墩作业区蓄泥坑开挖引起的水动力变化和泥沙扩散情景,通过敏感性实验测试了不同围挡实验对减少泥沙扩散面积的效果。【结果】发现钦州湾潮流场呈往复流特征,落潮流大于涨潮流。涨潮中间时大部分海域流向以偏北方向为主,最大潮流流速为1.85 m/s;落潮中间时大部分海域的潮流为偏南向,最大潮流流速为2.34m/s。蓄泥坑的北部基本为西南向流,东部基本为南向流,南部和西部为东南向流。无论表层还是底层,蓄泥坑东北部的流场在工程前后变化较大,流速偏差约为10%,表层和底层的平均流向偏差分别为5.05°和4.55°。无围挡泥沙扩散实验中浓度为10mg/L的悬浮泥沙包络线影响范围较大,可影响到保留区和航道。围挡实验中,东开口和西开口的泥沙扩散面积与无围挡实验基本相同。而南开口和北开口的泥沙扩散面积明显减小。【结论】采用三面围挡仅北端开口的施工方法可以显著降低泥沙扩散对周围海洋环境的影响。     

渤海湾盆地第三系火山岩及其成因

对渤海湾盆地第三系火山岩及其成因进行的研究表明 ,渤海湾盆地火山岩主要为玄武岩 ,其次是辉绿岩 ,局部分布有少量安山岩、玄武安山岩、粗面岩、火山碎屑岩 ;辽河坳陷基本为高钾玄武岩 ;黄骅坳陷火山岩与济阳坳陷相似 ,既有高钾玄武岩 ,也有中钾玄武岩。全盆地范围内玄武岩基本上为碱性玄武岩 ,少量为亚碱性玄武岩。所有喷出相的火山岩 (包括玄武岩和火山碎屑岩 )中铕 (Eu)异常均不明显 ,δEu近于 1,因此岩石形成过程中未曾发生铕的亏损或富集事件。这说明原始玄武岩浆生成后 ,在整个上升和结晶过程中未受到地壳物质的强烈混染 ,各期玄武岩均是幔源原生岩浆固结的产物。而侵入相的辉绿岩中铕的含量则有明显的正异常 ,这可能与岩浆能量较弱、上升速度较慢及发生分离结晶作用有关。盆地内玄武岩是具有突出特征的板内玄武岩