长江河口南支河段治理工程方案探讨

本文在1975年以来对该河段河槽演变以及治理工程方案研究的基础上,结合近两年来的变化及发展趋势,提出近期南支河段治理工程方案设想。本方案包括:1.七丫口节点工程。拟对应于七丫口到浏河口位置,在扁担沙南缘布置长约11.8公里的导流顺坝一座,并在顺坝下段南沿布置三条挑流丁坝。该工程可以起到缩窄河宽,阻隔漫滩水流,并引导落潮主流循七丫口、浏河口主槽而下。2.分流工程,建筑在扁担沙上较为适宜,位置离石头沙钢标10至12公里为好。这对稳定分流口,进而稳定河势有利。3.疏浚措施·浏河口附近的南支主槽-10米等深线时有中断,必需及时疏浚以维持-10米深槽,这对维持宝钢前沿航道水深有明显作用。历史上南支河段主流大多是贴近南岸的,故工程实施后,逼使主流南移是符合南支河段主槽长期靠南的自然规律的。     

长江徐六泾节点和白茆沙河段治理工程研究

通过河势演变分析,论证了长江口徐六泾节点和白茆沙河段的治理不仅是必要的,而是十分迫切的.徐六泾节点对河势的控制作用远较江阴节点弱,白茹沙河段的河势变动仍受制于上游滩槽的变动和主流摆动.白茆沙南、北水道入口段常年水深较浅碍航,但20世纪90年代出现了百年未遇的优良河势和航深条件,北水道-10m槽贯通,南水道最小水深14m以上.现在南水道上口正迅速展宽,北水道上下口已开始淤积恶化变浅,发育鼎盛的庞大白茆沙沙体已开始冲刷后退下泄,这将不利于南支和南北港河势的稳定.最佳的整治时机正在消失,若失去时机,优良河势就难于挽回.模型试验研究表明徐六泾节点和白茆沙河段整治工程推荐方案可明显增强徐六泾节点对上下游河势的控制作用,使白茆沙南北水道的水动力明显增强,分流比稳定,百年难遇的优良河势可得以稳定,以确保5～10万吨级海轮顺畅通过.     

长江口整治工程对河口潮流的影响

采用沿水深积分的平面二维非定常流数学模型对长江口整治工程进行流场数值模拟,讨论了整治工程实施后不同的典型水文条件（平水年、洪水年、大潮汛）下沿江水位、流速、各叉道流量的变化。结果表明,工程后南支上段的徐六泾深槽落潮流速加大,长江流流稳定北偏进入白茆沙北水道;南支下段沿南岸一线的落潮速均有增加;长导堤固定了浏河沙,从根本上防止新浏河沙体的整体南压;南北港的分流比变化不大;北槽在工程后除局部区域外,全     

长江口南支分流分沙比观测与分析

2007年2月在长江口南支进行沉积动力学参数的全潮观测,以获取枯季期间南北槽、南北港的分流分沙特征．结果表明,多数站位涨潮流速大于落潮流速,涨潮历时小于落潮历时,涨潮悬沙浓度大于落潮悬沙浓度,这种涨落潮不对称效应主要与径流作用和潮波变形有关．悬沙浓度与流速也有一定的相关关系,表明再悬浮作用较为显著．从净泄水量看,北港大于南港,南槽大于北槽,形成由陆向海输运的格局．输沙量则为由海向陆,尤以南槽和南港为最大,加之河流上游亦有来沙,最终在南支拦门沙附近海域形成较为显著的淤积状态．     

潮控型分汊河口分流过程探讨 ——以长江北支口为例

长江北支口是典型的潮控型分汊河口,其水动力及其汊道分流过程是影响潮控河口物质输运和地貌演变的主要因素.本文基于2018年春季在北支口各汊道的坐底三脚架资料与断面走航资料,计算各汊道的优势流.结果发现:大潮时,北支三条港与顾圆沙南水道均呈现涨潮优势,水流净向陆输运;顾圆沙北水道则呈现落潮优势,水流净输运方向指向口外.同时,结合FVCOM高分辨率数值模拟,对北支口分流过程进行模拟.结果表明,由于顾圆沙南水道近海口断面面积远大于北水道,且方位与涨潮时潮波传播方向一致,大部分外海潮波经过顾圆沙南水道上溯,涨潮量在南北水道空间上分配的差异性极大;同时,一部分经顾圆沙南水道上溯的潮波会越滩至北水道,与上游径流汇合后,共同经顾圆沙北水道下泄,北水道的落潮量增加,落潮量在空间上分配的差异性减小.当大潮时,顾圆沙北水道的涨落潮分流比为29.7%、47.2%;小潮时,顾圆沙北水道的涨落潮分流比为41.6%、43.1%.北支口余流基本态势为南水道进、北水道出.这些指标及分流特征可为河口的物质输运、地貌演变及各汊道的发育、维持和衰亡过程的预测提供关键的指示参数.     

长江河口南北槽分流口工程及瑞丰沙地形变化对分流比的影响

分析了南北槽分流口河段的地形特征及其在人类活动影响之下的演变过程,利用高分辨率FVCOM模型研究了分流口潜堤工程的修建、潜堤方向的偏转以及分流口上段瑞丰沙地形变化等因素对南北槽落潮分流比的影响.结果显示,现有的分流口潜堤对北槽落潮分流比的影响较小.潜堤向北偏转时北槽落潮分流比减小,向南偏转时增加,潜堤向南偏转对分流比的影响大于北偏.瑞丰沙中沙基本消失、下沙萎缩及南港主流的北偏有利于水流进入北槽,从而明显增加北槽上段面落潮分流比.而由于横沙通道对水通量的调节,北槽下断面落潮分流比增加甚微.     

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.     

长江口横沙浅滩及邻近海域水动力特征分析

主控本海域泥沙运动和海床冲淤演变的水动力是水体中具有强周期性的潮汐运动和弱周期性的长江径流之耦合.潮汐运动主要由源潮波即半日潮波和日潮波叠加而成,因浅海非线性效应而衍生的浅水潮波也有相当贡献,从而形成具有以半日潮周期为主,且伴有日不等现象的水体流动.基本沿陆岸呈南北向传播的潮波,经长江口门在本海域顺势折向,入横沙浅滩南北的北槽和北港水槽,基本转成东西向的流动.本海域滩槽相间,且处在口门和滨坡交接段,复杂地势制约着潮流运动形式:顺河槽和沿横沙浅滩东侧分别为东西和南北主流向的往复流;而其间的海域基本呈南向流强于北向流的旋转流.正由于这种形式的旋转流存在,造成口外滨坡海床的冲刷以及挖入式港池的深水航道段会有较强的横流出现.长江径流顺河槽下泄东流,出口门后浮置于海外盐水之上,随不同季节,或东南或东北向汇入大海,由此往往造成上下水层流向不一致的垂向结构.     

辐射沙脊群蒋家沙西段地貌演变特征

基于卫星遥感技术,采用地貌特征线遥感解析法,分析蒋家沙沙脊、黄沙洋水道和苦水洋水道1973—2014年地貌演变特征。结果表明,蒋家沙沙脊、黄沙洋水道和苦水洋水道是个有机整体,近岸段由西向东摆动,离岸段由北向南摆动,尤其是苦水洋水道往离岸方向(即向东)退缩极为显著。该特征可能与南北两大潮波系统交汇而成的移动驻潮波南移有关,该特征也揭示了该区域海床的时空冲淤规律。     

近期界牌河段河床调整及其对航道条件的影响

三峡水库蓄水运行后长江中游界牌河段河床冲刷剧烈,河床形态相应调整.基于实测水沙、断面地形及遥感影像等资料,采用河段平均的统计分析方法及一维水动力学模型,分析了界牌段河床平面及断面形态的变化过程,主要包括洲滩变形及深泓摆动、平滩河槽形态调整及其对前期水沙条件的响应、枯水期南门洲汊道分流比调整及其对宽深比的影响.平面变形结果表明:新河脑以下新洲洲体冲刷剧烈,洲体呈左摆趋势;南门洲有小幅度冲刷,洲体面积较2001年减小4.3%;石码头—赤壁山段于2006年出现长约2.16km的心滩,河型有由单一段边滩转化为分汊段趋势;近期界牌段深泓摆动剧烈,河段尺度的平均深泓摆幅达45.72m/a(2003～2016年).断面变形结果表明:受大规模护岸工程控制,近期界牌河段的平滩河宽整体保持稳定,河床以冲深下切为主,河段平滩水深累计增加1.4m,河段平滩面积增大约9.4%,且二者的调整均受前期水沙条件控制;枯水期南门洲汊道分流比变化剧烈,右汊分流比由2003年的39.04%增至2016年的83.95%,相应枯水河槽宽深比由2003年的5.41减至2016年的3.04,故三峡工程运用后南门洲汊道主支汊发生易位,右汊航道条件改善,且枯水期分流比对河槽宽深比影响显著,二者基本呈负相关.本研究定量地分析了三峡工程运用后界牌河段平面形态的调整特点,以及平滩与枯水河槽的变化规律,研究成果有助于解决该河段的防洪及航运问题.     

辐射沙脊小庙洪水道口门形态演变及其水动力机制研究

 近40年来地形资料对比显示,小庙洪水道口门段存在北淤南冲的演变趋势,口门段北水道深槽不断萎缩直至消失,南水道则充分发展。通过对实测水文资料分析和所建立的潮流数学模型,从动力的角度阐述了小庙洪口门各水道多年来冲淤变化的机制。研究表明小庙洪水道是受潮流控制为主的潮汐水道,水道近年来之所以表现出南冲北淤的状态,与口门水道内部潮流的性质有很大的相关性。北水道呈涨潮水道性质,中、南水道表现出落潮水道性质。南、中水道断面输沙量为净泄,北水道断面为净进,水道口门段悬沙存在“北进南出”趋势,悬沙运移的趋势与近几十年来小庙水道北水道淤积、萎缩;南水道冲刷、发展的态势相符合。     

长江口瑞丰沙串沟成因分析

根据长江口历年海图,分析南港瑞丰沙串沟的形成机理.瑞丰沙头南淤导致南港上段主流南偏,主流受南岸顶托后,使南港中段主流北偏并冲刷瑞丰沙体下段形成串沟.20世纪90年代末,宝山北水道的发展以及南沙头通道丰富的泥沙来源是瑞丰沙头南淤的主要成因.2002年9月的南港实测水文资料以及水动力模拟结果证实了南港主流的摆动情况.     

长江口南港泥沙运动的水动力条件

应用流体运动最小阻力原理导出了分流角发育的理论计算公式，并在弓形断面假定条件下，对不同宽度比时的分流作了计算，得出了与实测值相一致的结果；同时还定时地证明了长沙南北港、南北槽分流角发育由小到大，直至极限而消亡的规律，分汊水槽试验表明推移质大多偏向支汊，原因是在分流口支汊一侧由于边界层脱离而“搓”出一个个旋涡以吸引底沙、分析得知，从南港主槽下泄的落潮流，在扩散角增大处，也会产生旋涡并吸引底沙经南槽输移入海。     

闽江口川石水道的水文泥沙特性及其内拦门沙成因分析

闽江口川石水道,口内段落潮流占优势,口外段涨潮流占优势,口门附近是落潮流优势向涨潮流优势转化的过渡地带。由于水流分汉、分歧、扩散、会潮以及盐淡水混合等因素的作用,口门附近水动力条件较弱。该水道在中潮位以下的低水时期泥沙运动活跃,河槽冲淤变化剧烈。在川石水道的口门上发育着拦门沙,堆积体部分处在口内,部分处在口外,两部分堆积体虽然相连,在外形上是一整体,并统称为内沙浅滩,但是口内外堆积体的形成发育过程有明显的差别。川石水道口门上的拦门沙实原上是由不同原因造成的两个浅滩的联合体。     

闽江口川石水道的水文泥沙特性及其内拦门沙成因分析

闽江口川石水道,口内段落潮流占优势,口外段涨潮流占优势,口门附近是落潮流优势向涨潮流优势转化的过渡地带.由于水流分汊、分歧、扩散、会潮以及盐淡水混合等因素的作用,口门附近水动力条件较弱.该水道在中潮位以下的低水时期泥沙运动活跃,河槽冲淤变化剧烈. 在川石水道的口门上发育着拦门沙,堆积体部分处在口内,部分处在口外,两部分堆积体虽然相连,在外形上是一整体,并统称为内沙浅滩,但是口内外堆积体的形成发育过程有明显的差别.川石水道口门上的拦门沙实原上是由不同原因造成的两个浅滩的联合体.     

长江河口悬沙颗粒特征变化趋势及成因

以长江口潮区界(大通站)至口外海滨为研究区域,通过对1950~2013年60余年实测水沙数据的分析,研究了长江河口悬沙颗粒变化特征、趋势及成因.主要结论为:(1)1950~2013年期间,潮区界d63μm悬沙百分含量增加,输运量减小,d63μm悬沙输运量和百分比均减小,且该组分悬沙主要沉积在潮区界至潮流界区间;(2)潮区界至潮流界区间沿程上悬沙粒径伴随d63μm悬沙输运量减小而减小,2006~2013年该区间悬沙粒径较1960~1985年期间为细化趋势;(3)2013年7月潮流界至徐六泾河段的悬沙中值粒径(d_(50))较2004年8月明显减小,同时2002~2010年逐年8月徐六泾断面悬沙中值粒径与大通站同步性减小趋势,表明流域悬沙粒径变化已影响至长江口;(4)1998~1999年、2003年、2007年和2010~2011年期间南支、拦门沙、口外海滨及北支河段的悬沙中值粒径为减小趋势,百分含量上黏土增加,粉砂和砂略有减小;(5)南港—南槽为粗颗粒悬沙输运通道,2005年8月、2007年8月和2010年8月南港、北港、南槽和北槽悬沙中值粒径均为减小趋势,百分含量上黏土先增加后减小,粉砂先减小后增加,整体上仍以d63μm泥沙占优势.在成因上,长江流域进入河口d63μm悬沙输运量的锐减为潮区界至口外海滨区域悬沙细化的主要因素.     

极端干旱水文年(2006)中长江河口的盐水入侵

观测资料表明,由于在2006年夏季中长江流域发生了特大干旱,形成的特低径流量导致长江河口盐水倒灌比常年提前了3个月.北支倒灌盐水在南北支分汊口南支水域,底层盐度大于表层盐度,垂向分层明显,而在南支中上段其他水域,因强烈潮混合作用盐度垂向分布均匀.受北支盐水倒灌和盐量的累积作用,在南北支分汊口崇头盐度最大值出现时间比青龙港潮位最高时间滞后约3d,倒灌的高盐水团进入南支后受径流作用影响到下游陈行水库的时间约为2d.     

闽江福州河段防洪整治研究

研究了闽江下游福州河段近年来河床变化对城市防洪安全的影响。根据历年大量水文、泥沙及河床地形及近两年大范围地形测量和水文测验资料进行数学、物理模型试验及演变分析,对福州河段南北港河床演变有了较全面的认识。北港窄深,分流比逐年增大。南港河床宽浅,从稳定性指标来看,具有游荡特性,枯水时断流。提出了闽江福州河段综合治理的原则,规划了能承受２００年一遇洪水的防洪岸线,以及控制北港分流的方案,为全面治理该河段     

长江河口北支新村沙围垦工程对盐水入侵的影响

长江河口北支新村沙围垦和南水道封堵工程于2012年实施,人为改变了北支河势.本文采用长期应用、改进和验证的长江河口三维盐水入侵数值模式,考虑1月和2月平均径流量和风况,计算和分析北支新村沙围垦工程对北支盐水倒灌以及南支青草沙水库、陈行水库和东风西沙水库取水的影响.在北支新村沙下游,围垦工程导致盐水入侵加强,盐度上升0.05~0.10;在新村沙上游,盐水入侵减弱,盐度下降0.05~1.0.工程导致在大潮后中潮、小潮、小潮后中潮、大潮期间北支上段断面平均倒灌盐通量分别下降百分比分别为7.52%、16.48%、10.17%、6.94%.北支倒灌的减弱,导致南支盐度低于0.45的淡水面积增大.大潮后中潮、小潮、小潮后中潮、大潮期间表层平均盐度在东风西沙水库取水口分别下降了4.52%、10.23%、9.15%、5.81%,连续不宜取水时间由10.1 d减少到9.3 d;陈行水库取水口分别下降了10.59%、13.11%、32.89%、13.95%,连续不宣取水时间由5 d减少到4.4 d;青草沙水库取水口分别下降了10.50%、8.19%、9.17%、11.99%,连续不宜取水时间由6.2 d减少到5.1 d.北支新村沙围垦工程缩窄了过水断面,减弱了北支倒灌,有利于南支水源地淡水资源的利用.     

长江口南汇边滩围垦工程对流场和盐水入侵的影响

考虑枯季一般状况的径流量和风况,数值计算和动力分析南汇边滩围垦工程对长江河口流场和盐水入侵的影响.南汇边滩围垦工程实施后,南槽喇叭口形状减小,改变了涨潮流和纳潮量.研究表明,围垦工程导致南槽大潮期间纳潮量减少13%,小潮期间减少16%,越过深水航道导堤的涨潮流减小;从南槽向北的越堤盐通量减小,导致北槽向海的盐通量减弱,中上段向陆的盐通量减弱,工程东南侧向陆的盐通量减弱,但因南槽口门处缩窄向陆的盐通量增强.围垦工程后南槽盐度锋面减弱,大潮期间南槽口门处和工程东南侧盐度上升,量值超过1.0;因纳潮量、越堤流和向陆盐通量减小,南槽中上段、北槽和横沙东滩盐度下降,量值超过0.5;北港和崇明东滩盐度上升,盐度超过0.5.小潮期间因潮动力减弱口门处的涨潮流和向陆盐通量减小,整个南槽盐度下降,量值超过1.5.因围垦工程后南槽盐度锋面减弱,阻挡径流进入南港的作用减弱,大潮和小潮期间北港净分流比略微减小,南槽的分流比大潮和小潮期间分别比工程前增加了1.57%和1.50%.