波流对人工岬头和海滩养护工程的响应

以新开河口至南山岸线为研究对象,为减少海岸侵蚀,在岸线两端修建人工岬头和包含水下沙坝的海滩养护工程.基于MIKE 21软件建立潮流和波浪耦合模型,研究波流动力对人工岬头和海滩养护工程的响应变化.人工岬头的挑流作用使得东西岬头前流速增加,但岬湾内部流速减小并在岬头后侧形成弱环流.海滩养护工程后沙坝坝顶有效波高略有增加,但沙坝之间有效波高有所削减,沙坝后侧海域波高明显减少;滩肩前方海域有效波高减小,涨潮期间波高减小量大于落潮期间波高减小量.人工岬头和海滩养护工程的共同作用可有效削减岬头和沙坝环抱海域特别是近岸的潮流和波浪,减少海岸侵蚀.     

考虑水沙和风沙过程的海滩-沙丘系统耦合演变数学模型研究综述

海滩-沙丘系统耦合演变数学模型同时考虑近岸水沙和风沙过程,可以更好地预测砂质海岸在更大空间尺度上的地貌形态演变,为海岸带保护修复和综合管理提供依据。从概念模型、基于水沙过程的海岸地貌演变模型、海岸风沙输移模型、水沙-风沙耦合模型4个方面概述了海滩-沙丘系统耦合演变数学模型的研究进展。现有海滩-沙丘系统耦合演变数学模型可以模拟风暴作用下的海滩-沙丘侵蚀和泥沙交换、供应限制条件下的风沙输移和沙丘发育等物理过程,并初步具备多年时间尺度上的模拟能力,但在适用性、准确性和计算效率等方面仍存在不足,提出该类模型关键物理/生物过程的考虑、计算效率的提高、空间维度的拓展和实际应用的检验等今后的发展方向。     

北仑河口动力地貌特征及其演变

根据现场调查和室内分析,北仑河口动力地貌有剥蚀丘陵、残丘、冲积平原、冲积－海积平原、海积平原、沙堤、沙滩、淤泥滩、红树林滩、河口沙坝、潮流沙脊、潮沟及人工地貌。北仑河口经历全新世早期侵剥蚀形成古河道,全新世中期海水浸入古河道,形成河口湾;全新世中－晚期河口湾被充填,形成湾内沙坝;全新世晚期河口湾逐渐被填满,形成现代北仑河口动力地貌态势。     

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.     

福建海坛湾波流双向耦合下水动力特征

采用MIKE 21软件中SW(spectral wave)波浪模块和FM(flow model)潮流模块,将潮流模块计算得到的水位与流速输入波浪模型,将波浪模块计算得到的辐射应力输入潮流模型,建立海坛湾波流双向耦合的水动力数学模型.分别计算纯潮流和纯波浪作用下的潮流场和波浪场,计算结果与实测数据吻合良好,再分别对波流双向耦合作用下的潮流场和波浪场进行了模拟.比较结果表明:波流耦合作用对流速和波高都有一定的影响;在波流异向特性明显的区域,波高增大显著;涨落急时刻波高在近岸区域的衰减速率和纯波浪作用下的较一致;落急时刻波高开始显著衰减的位置明显早于涨急时刻;波浪辐射应力在破碎带附近对流速的影响最大.     

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。     

海坛湾龙凤头海滩养护工程方案

福建海坛湾龙凤头海滩宽阔,沙粒细小.20世纪末,由于人工海堤等的修建,导致海滩侵蚀严重,干滩宽度迅速缩小.如何保护沙滩,防止进一步退化变得尤为重要.为解决海滩侵蚀问题,2011年开展了海坛湾沙滩养护一期试验工程,滩肩补沙后海滩侵蚀仍很严重,4个月后岸线平均后退11m,最大后退量31m.为解决此问题,提出采取滩肩补沙和实体工程结合的海滩养护方案.运用Generalized Model of Simulating Shoreline Change(GENESIS)建立了龙凤头海滩岸线演变模型,并通过海滩养护一期工程实测资料进行模型率定和验证,模拟值和实测值验证良好.采用验证后的模型,分别模拟了不同新工程方案对岸线演变的影响,并比较分析了方案实施后岸线的演变.结果表明,龙凤头海滩北侧和南侧各增加一个近岸防波堤对研究岸段起到保护作用最为明显,但岸线仍会受到一定程度的侵蚀,可以结合工程后期季节性补沙措施进行防护.     

岬湾海岸海滩养护工程对水体交换的影响

岬湾海岸内岬头后侧水动力条件较弱容易造成水体生态环境退化,水环境改善可归结为控制污染物,而水体交换能力的强弱反映了水体自净能力.采用MIKE 21软件建立潮流和保守物质输运模型对人工岬湾内部进行分区研究,引入时间尺度指标定量分析水体交换对海滩养护的响应.由于海滩养护工程中沙坝与水流走向保持基本平行,沙坝修建后使得岬头后侧环流减弱,沙坝坝顶处流速增加,两沙坝间通道流速减小.滩肩前方海域流速减小,两沙坝后侧的流速减少更多.人工岬头与沙坝之间形成潮汐通道使得靠近岬头处流速有所增加,工程后滞留时间缩短;其中岬湾内近岬头的2个子区域滞留时间减少量较多,岬湾内中部区域滞留时间变化不明显.波浪和风场均会促进水体交换,但由于波浪受到风场影响,波浪和风场共同作用下滞留时间并不为单独条件的线性叠加关系.     

水力驱动作用下的地貌演变数值模拟Ⅰ.模型建立

介绍了一个复杂的严格基于物理概念的水文/侵蚀数值模型InHM （Integrated Hydrology Model）的模型结构和控制方程,InHM通过求解水流在地表和空隙介质中的偏微分流动方程,而不是应用经验/半经验公式或回归关系,来模拟水文响应,模拟的水文响应结果被用来驱动一个泥沙搬运算法,InHM考虑的水文响应过程包括蒸发蒸腾、入渗、地表产流、地下水运动（饱和/非饱和）、地表水运动等,InHM考虑的地表侵蚀过程包括由于雨滴溅击和地表水流引起的泥沙颗粒侵蚀、搬运和沉积。     

北仑河口海岸地貌特征与环境演变影响因素分析

北仑河口的地形地貌在近几十年来发生了较大改变,深槽、沙嘴、拦门沙等地形在形态、大小和布局上发生了较大的变化,主航道中心线明显向北侧偏移.这主要是由自然因素与人为作用两个方面造成的,自然因素主要为风、浪、潮及径流的共同作用,人为因素主要为海岸植被减少、沙洲围垦与人挖沙以及海岸防护设施年久失修等,两大类因素相互作用,促进北...     

北戴河中直六、九浴场养滩工程效果分析与预测

为解决北戴河中直六、九浴场2008年暑期的使用问题,采取人工养滩配合离岸潜堤的方法进行海滩的恢复和保护.采用GENESIS模型对工程进行了模拟,得到了与已有的实测岸线符合较好的模拟结果;使用同样的参数设置对工程的长期效果进行了模拟,模拟结果显示:在不进行后续补沙及工程的情况下,浴场只能维持2～3年的使用,故建议适时对浴场较大侵蚀处进行补沙以维持近年使用并尽快进行整个西海滩的综合治理.     

海平面研究的最近进展

综合评述最近世界海平面研究的进展,主要概括为：（１）海平面变化是全球变化的一个重要组成部发尔尼诺现象的发生即与海平面上升有关。（２）海平面变化的观测应用了一些新技术,如卫星雷达测高、ＧＰＳ等。（３）对海平面上升引起海岸侵蚀的Ｂｒｕｕｎ定律提出若干补充和修正意见。（４）比较详细地研究和监测了滩涂（湿地）对海平面上升的响应。（５）比较阐明人类活动对海岸带的影响。（６）分析了各国防治平面上升造成的灾害的     

狭长小型河口冲淤特征与演变机制

基于Mike21软件建立狭长小型河口——风河河口的二维潮流、波浪和泥沙输运数学模型,并运用验证合理的模型研究风河河口及其邻近海域的水沙动力特征,探讨50年一遇风暴浪作用下狭长小型河口冲淤演变的响应特征.结果表明,纯潮流作用下,河道总体呈现\"上淤下冲\"的演变态势,潮不对称输沙是风河河口地貌演变的主要原因;河口冲淤在正常天气下受潮流控制,在极端天气下受风暴浪控制;常浪与潮流耦合作用下,河道内冲淤分布与纯潮流相似;50年一遇波浪耦合潮流作用下掀沙能力显著增强,其中SE向和E向波浪影响最大,近岸海域主要呈冲刷态势,河口河道呈淤积态势,并且淤积厚度比纯潮流作用下高一个量级.     

人工岛与海岸整治工程下波流动力响应特征

针对秦皇岛洋河口至戴河口海岸整治工程,采用数值模拟方法研究该区域潮流和波浪对人工岛及海岸整治工程的响应特征,发现人工岛与海岸整治工程共同存在时对潮流的影响并非二者单独作用的线性叠加,而是存在着非线性的关系,而常浪对人工岛和海岸整治工程的响应基本上为对二者单独作用响应的线性叠加.同时建立海岸整治工程时预留潮汐通道有助于保证工程海域的水体交换,减小对周边环境的影响.这些结果对相似海岸动力的海滩整治工程可提供科学参考.     

海域水动力对老虎石海滩养护响应关系分析

老虎石海滩的海滩养护工程包含三段滩肩补砂和两个吹填的水下沙坝式潜堤.采用软件Mike 21建立老虎石2维潮流和波浪数学模型.根据2011年水文波浪实测资料对数学模型进行了验证和计算效率评价,评价结果表明计算的潮位和潮流过程与实测值吻合较好,精度较高.重点研究了海滩养护对其近岸区域潮流和波浪的影响,得到沙坝坝身处是流速、波高变化最大的位置,受动力作用影响最大.吹填沙坝因波浪增高掀沙、潮流挟沙输运,可为其后方的海滩提供沙源补充.近岸区域潮流动力较弱,波浪变化较小,采用人工补砂和水下沙坝式潜堤双重整治的海滩养护工程对海滩上人工养护泥沙的保存非常有利.     

黄渤海春季浪流耦合数值模拟

将第3代海浪模式Wavewatch与POM海流模式整合成一个完整统一的耦合模式。利用卫星风场,模拟了黄渤海海域春季大风过程所产生的浪场,并对耦合模式和非耦合模式的模拟结果进行了对比。结果表明,对于海浪要素,耦合模式比非耦合模式模拟得更要符合实际情况。     

考虑地震、波浪和海流作用的跨海桥梁结构研究进展

随着我国经济建设的快速发展,近几十年来大型的跨海桥梁工程结构不断涌现,服役期内跨海大桥可能同时承受风、波浪、海流、海冰、潮汐和地震等其中的几种联合作用,有关此方面的理论、数值和试验研究还比较缺乏.主要对近年来跨海桥梁结构在承受波浪、海流、地震单独或联合作用下的理论、数值、试验研究与进展进行了综述,并对桥梁结构考虑波浪、海流作用的水下振动台试验的发展进行了展望.