基于数学模型的长江潮流界变化特性研究

长江下游河段受径流、潮流综合作用,水动力因素复杂。文章基于数值模型,结合径、潮流动力比的概念对长江潮流界的主要特性作了分析,研究了在不同径流、潮流条件下潮流界的变动特点,并根据江阴河段的模型计算结果分析了地形对径潮流动力分配的影响。结果表明径流对长江潮流界变化的影响范围比潮汐更大,且由于地形的差异,径潮比在同一断面中的浅滩部分小于深槽部分,即浅滩部分潮流动力相对更强。     

廉州湾南流江水下三角洲大浅滩及潮流深槽形成原因分析

根据前人的研究资料和作者1996年在承担"南流江三角洲现代演变对北海深港洄淤影响"项目进行研究时的钻孔资料以及水文观测资料,分析廉州湾南流江水下三角洲大浅滩和潮流深槽的物质组成、泥沙来源、地貌组合、沉积物特征,以及三角洲大浅滩和潮流深槽的形成原因.三角洲大浅滩主要是南流江径流输沙和长期堆积外推形成的,潮流深槽的形成则与水动力条件和地形、地貌条件密切相关联.南流江水下三角洲经历相当长的时间演变后,三角洲大浅滩及潮流深槽这两种主要地貌类型的形状变化已经很稳定.     

长江澄通河段二维水动力数值模拟研究

长江澄通河段是《长江中下游干流河道治理规划报告》确定的14个重点治理河段之一,研究该河段水动力情况对该河段河流治理、规划提供技术支持,促进地区经济的可持续发展具有重要意义．基于水动力软件Delft3D,建立了长江澄通河段水动力模型,针对该河段的水流流场进行了数值模拟,并利用2010年澄通河段实测资料进行验证．利用模型流场模拟结果,发现该河段的涨潮流主槽和落潮流主槽．通过涨潮流主槽和落潮流主槽,预测该河段沙岛和暗沙区域位置及区域．结果表明,数值模拟计算结果与卖测结果基本吻合．能够辅好帅．反映该河船真宴谛扬惜况．     

长江口横沙浅滩区域湿地生物多样性和生态环境现状调查与评估

受河口圈围工程、长江径流以及东海潮流复合影响,长江口横沙浅滩区域湿地生物多样性和生态环境不断发生变化.本项研究采用遥感分析、现场观测和调查、室内分析、资料收集等多种方法,对区域内地形地貌、底栖生物、鱼类、鸟类、植物以及水环境进行了系统调查和分析.结果表明该区域湿地生物多样性较为丰富,水质与生态环境较好,但近十年来地形和湿地生境变化较大,未来河口工程实施与建设对该区域的影响需要进一步监测和科学评估.     

西北江径流量变化对感潮河口咸潮上溯的影响

近年来,珠江三角洲地区咸潮灾害频发,区域供水安全受到威胁,快速、准确地预测咸潮上溯距离对潮汐影响河段取水口优化布置具有重要意义。基于盐度对流扩散方程,推求河口咸潮上溯距离与径流的理论关系并通过构建珠江口水动力-盐度模型,分析咸潮上溯对径流变化的响应特征,提出磨刀门咸潮上溯距离与径流响应模型,继而比较不同咸潮上溯半经验模型在相同水文条件下的应用差异性,评估不同预测模型在磨刀门的适用性。结果表明：在不同的流量动力组合下,珠江口咸界均呈现S形分布特征。咸潮上溯距离L与上游径流量Q在理论上呈现幂指函数关系,利用半经验模型预测磨刀门的咸潮上溯距离是可行的。Savenije模型和L-Q响应模型较好地考虑了实际地形和动力特征的影响,并且模型的计算精度和效率高,可实现磨刀门咸潮上溯距离的快速预测。     

风应力和科氏力对长江河口没冒沙淡水带的影响

应用改进的三维数值模式ECOM,考虑径流、潮汐潮流、地形、混合和口外陆架环流等多种动力因子,研究风应力和科氏力对枯季长江河口南槽没冒沙淡水带形成的影响.枯季没冒沙区域存在着淡水带,其形成的动力机制主要是长江径流和振荡的潮流.本文的数值计算结果表明,在分叉的长江河口,枯季北风产生向岸的埃克曼输运,导致北港流进南港和南槽流出的水平风生环流,阻挡了南槽外海盐水的入侵,有利于没冒沙水域淡水带的形成.在北半球科氏力使水流运动向右偏转,上游径流带来的淡水沿南汇边滩下泄,有利于没冒沙水域沿岸淡水带的形成.     

钱塘江河口区不同河段表层沉积物粒度特征及其对水动力的响应

钱塘江河口区为典型的喇叭形强潮型河口,受径流、潮流和长江沿岸流及其挟带泥沙的影响,沉积动力环境较复杂.本文通过对钱塘江枯水大潮潮区界(芦茨)以下(近口段、河口段和口外海滨段)表层沉积物的系统采样,分析了其沉积物类型和粒度组成在河口区不同河段和南、北岸的空间分布特征,并探讨了沉积动力环境.结果显示:钱塘江河口区表层沉积物以粉砂、粘土质粉砂为主;从上游至下游,三段沉积物粒度呈细-粗-细的空间变化特征,偏度相应表现为近对称-正偏、极正偏-正偏的特点,频率曲线峰型则具有多峰-高窄峰-矮窄峰的分布规律.其中,河口段受径流和潮流共同作用,在强潮环境下,表层沉积物粒度最粗,分选性最好.河口段和口外海滨段的南、北岸表层沉积物粒度也存在明显差异,反映北岸水动力相对南岸更强.Pejrup三角图分析表明,研究区水动力条件总体较强,其中河口段的水动力最强,不同河段沉积物粒度特征对水动力强度有很好的响应.     

大通至长江口整体水动力模型

为更好研究长江大通以下河段的水动力特性,建立了大通至长江口感潮河段的二维水动力数学模型,模拟了径流和潮汐共同作用下的河道水位与流量、河汊分流比及长江口水域的流态.在整体水动力模型的基础上,采用嵌套技术建立了镇扬河段工程区局部数学模型,整体模型为局部模型提供边界条件,局部模型采用精细网格进行工程计算.以高资港区码头工程为例,对工程建设前、后不同水文条件下水位、流场变化进行了数值模拟.计算结果表明,工程建设对河段的水利规划、堤防和行洪安全、河势不会带来明显不利的影响.     

扬子浅滩MIS6阶段以来沉积地层及环境演变

通过对扬子浅滩钻孔岩性、沉积结构和构造以及微体古生物组合的综合分析,划分出5个沉积单元,同时结合沉积物定年数据和邻区若干钻孔的地层对比研究,将MIS6阶段以来扬子浅滩的环境演化划分为5个阶段,先后发育河流(MIS6),浅海,近岸浅海,浅海(MIS5),河口湾(MIS3)和浅海(潮流沙席)(MIS1).研究认为MIS6阶段低海面泥沙堆积的河流高地是扬子浅滩形成的古地形基础;MIS3阶段形成的河口湾沉积为扬子浅滩提供了大量的物源,加速了扬子浅滩在地形上的崛起,10ka~6ka逐渐建立的辐聚辐散潮流场,以及强潮流的改造为扬子浅滩的形成提供了动力条件.潮流作用形成的砂质沉积概率累积曲线是以滚动总体为主的三段式,频率曲线呈双峰式,与潮流期的粗颗粒搬运堆积和歇流期的细颗粒悬浮物落淤有关.     

长江中游水位下降引起的浅滩出露及其对产粘性卵鱼类繁衍的潜在影响探讨——以2020年春季为例

2020年春季长江中游干流出现了低水位的异常现象,通过收集长江中上游的降雨量与三峡水库的水文信息,分析2020年春季长江中游水位下降的过程和原因;同时,利用卫星遥感技术,分析长江水位下降导致的城陵矶河段、鄱阳湖和洞庭湖的浅滩大面积出露情况;最后探讨了这些变化可能对产粘性卵鱼类繁衍的潜在影响.结果表明:1)2020年春季...     

闽江竹岐至侯官河段河床演变规律与整治初探

近年来,竹岐至侯官河段冲淤变化快,局部河段流态恶化,时有船舶搁浅,甚至出现翻船事故,航道整治迫在眉睫,本文根据大量实测的水文、泥沙和地形资料,分析该河段近年来的演变规律和影响因素,发现受水电站泄水、采沙和特殊水文年水文动力因素等综合影响,该河段总体演变趋势是冲刷,但浅滩淤积,且整治建筑物对河床冲淤有较大影响,在此基础上,从水流动力基本理论出发,用二维数值模拟方法,进一步研究整治建筑物对流场的影响,揭示了局部河段流态恶化的原因,提出修建N18坝束水归槽,修建S15坝调整局部河段流场改善流态的整治方案,模拟计算表明,这一措施效果良好,研究成果可供工程实践参考。     

南黄海辐射沙洲海底地形可视化与定量分析

南黄海辐射沙洲海底地形复杂多变,精细的数字地形模型、不同地形单元的立体可视模型及其定量统计值是进行海洋科学研究、海洋功能区与海域开发利用的基础.利用在辐射沙洲北翼进行的单波束测深获取的水深资料,根据残差分析,选择研究区现有水深数据最佳插值法——克里金法,生成海底地形的数字高程模型.运用水深分层设色法立体可视地表征了辐射沙洲的四种地形单元:浅滩、沙脊、潮流槽和宽谷.根据地形倾角可以定量地分析脊、槽等地形单元的坡形变化,整个沙洲以水平-微倾斜地形(倾角<5°)为主,占总面积的60%,分布在宽谷、沙脊顶部和潮流槽中部等.地形剖面曲率分层设色可以更细致地刻画脊、槽相间地形单元的微地貌,并可定量分析不同地形单元的面积及所占比例.地形平面曲率和切线曲率可以指示不同地形单元的海洋动力特征,即:负值区水深较小、流场较强;正值区水深较大、流场较弱.     

改进的全水深非线性波传播模型及其模拟

在长波上非线性重力表面波传播数学模型基础上建立了保留三阶项的数学模型及其求解模式.该三阶模型能考虑波浪频散性、非线性、波浪破碎和摩阻能耗等因素的影响,进行全水域的数值模拟.采用椭圆浅滩地形和单坡地形进行验证,验证结果表明:该三阶模型在椭圆浅滩地形上比二阶模型和线性近似模型更接近试验结果,体现出该三阶模型在联合折射-绕射中的非线性作用;而在单坡地形上结果与二阶模型相当,能较好体现浅水非线性特征及破碎过程,其对应的低阶线性模型模拟的波高明显偏小.     

西北江交汇区航道整治试验研究

介绍了我国南方最大的河流珠江航道整治的成功经验。整治河段位于珠江西、北两江交汇区，不同类型浅滩多，水流条件复杂，而且是行洪干道之一，整治难度大。根据原型水文资料及河道地形资料，进行了水动力条件、来水来沙条件和河床演变的分析；结合模型试验，揭示了浅滩成因和形成机理；采取有针对性的整治工程布局，并应用在实际治理工程中。     

蓄水方案改变对三峡水库变动回水区航道的影响

在分析蓄水方案变化对三峡水库枯水期保证水位回水末端的影响的基础上,计算对比了三峡蓄水方案变化前后重庆河段的淤积发展、分布及其对航道的影响,结果表明：随着水库运用初期河势调整或者炸礁措施的投入及枯期消落水位155m回水末端的上延,重庆河段是变动回水区碍航的重点区域;蓄水方案改变对重庆河段初期淤积量有一定影响,但影响不大,随着蓄水时间增长,蓄水方案调整前后河段的淤积量及淤积分布差别逐渐消失;蓄水方案调整后,淤积量逐年增长,泥沙淤积纵向分布仍然集中宽阔的浅滩段,横向分布仍然集中在汛期的回流区或边滩部位,部分浅滩随着水库运用时间的增长出现碍航问题,与蓄水方案调整前基本一致,总的来说,蓄水方案调整对重庆河段的航道影响不大。     

长江河口水位上升对流场和盐水入侵的影响

基于长江河口水动力和盐水入侵三维数值模式ECOM-si,通过数值模拟分析长江河口水位上升对径流、潮流和风生流的影响,以及在多种动力因子综合作用下对流场和盐水入侵的影响.数值实验结果表明,在长江河口水位上升30 cm的情况下,各河道横截面面积增大,向海的径流流速减小;潮流随水深增深略微增大;枯季北风作用产生的北港进、南港出的水平风生环流加强,在北支向陆的风生流有所加强.水位上升后,北支盐水入侵增强;南支中段盐度变化不明显;北港、北槽盐水入侵随水位增加变化最为显著,小潮期间盐度增大值大于1,大潮期间增幅有所降低,北港北汊受水深增加盐水入侵变化最为强烈;南槽口门处滩地由于水位增加,非线性效应减弱,盐度不同程度的降低.水位上升后南支水源地三个水库取水口盐度均有所上升,减少了可取水时间,不利于供水安全.     

长江下游福姜沙河段边心滩演变及对航槽冲淤影响研究

潮流河段水沙输移条件复杂,边心滩活动性强,其演变过程及机理的揭示,有助于掌握和预测边心滩演变对航道条件的影响趋势.以长江潮流界附近的福姜沙河段为研究对象,通过对1999～2017年实测水文、泥沙、地形资料的分析,研究表明:①1999～2017年期间,靖江边滩经历了3个较为完整的周期性演变,对应时段为1999～2002年、2002～2010年和2010～2016年,2016年汛后开始新一轮演变;②靖江边滩的切割发生在大水年,当上游径流流量(大通站)高于50 000m~3/s尾部时大幅冲刷,高于60 000m~3/s尾部出现切割,且持续天数越长,切割沙体的体积越大;③洪季靖江边滩和双涧沙沙舌每冲刷100×10~4m~3泥沙,约44×10~4m~3淤积在福北水道设计航槽内,在洪季靖江边滩和双涧沙沙舌冲刷、径流量增加对福北水道设计航槽淤积的影响权重分别为59.3%和40.7%本研究成果,可为福北水道航道整治及疏浚维护提供理论参考.     

Visualization and Statistical Analysis on the Submarine Topography of the Radial Tidal Sandy Ridge System in the South Yellow Sea

南黄海辐射沙洲海底地形复杂多变,精细的数字地形模型、不同地形单元的立体可视模型及其定量统计值是进行海洋科学研究、海洋功能区与海域开发利用的基础.利用在辐射沙洲北翼进行的单波束测深获取的水深资料,根据残差分析,选择研究区现有水深数据最佳插值法——克里金法,生成海底地形的数字高程模型.运用水深分层设色法立体可视地表征了辐射沙洲的四种地形单元:浅滩、沙脊、潮流槽和宽谷.根据地形倾角可以定量地分析脊、槽等地形单元的坡形变化,整个沙洲以水平-微倾斜地形(倾角＜5°)为主,占总面积的60％,分布在宽谷、沙脊顶部和潮流槽中部等.地形剖面曲率分层设色可以更细致地刻画脊、槽相间地形单元的微地貌,并可定量分析不同地形单元的面积及所占比例.地形平面曲率和切线曲率可以指示不同地形单元的海洋动力特征,即:负值区水深较小、流场较强;正值区水深较大、流场较弱.     

长江营养盐浓度的增加对邻近海区海–气CO_2通量的影响

近50年来,长江溶解无机氮和溶解无机磷营养盐浓度不断增加,对长江口邻近海区生态系统产生影响的同时,也对海–气CO_2通量带来扰动.基于三维的东中国海生态动力–无机碳循环耦合模型,设计敏感性实验,在不考虑营养盐结构变化的前提下,假设长江营养盐浓度各增加50%,,模拟长江营养盐输入增加情景,探究其对长江口邻近海区海–气CO_2通量的影响.结果表明:与参考实验相比,长江营养盐浓度的增加使得夏季长江浅滩大气CO_2向海通量增加,海表可多吸收约68%,的大气CO_2,而冬季长江浅滩和苏北浅滩大气CO_2向海通量减小,即冬季碳汇作用减弱,全年尺度上长江浅滩吸收CO_2的能力增强约6%,.长江营养盐浓度增加所致的生物效应主控长江口邻近海区溶解无机碳的变化,进而对海–气CO_2通量产生影响.     

河流海岸水动力学综合模型

为研究在波浪、潮流及河川径流等多种动力因素共同作用下河口海岸地区的水动力环境,建立了一个河口海岸地区的综合水动力学模型。该综合模型应用了基于改进型Boussinesq方程的近岸模型、基于Saint-Venant方程的河道模型,并考虑了波浪破碎及底部摩擦的影响,将近岸水动力模型和河道水动力学模型进行耦合求解。将该模型用于研究长江口及口内感潮河道径流与潮流的相互作用,涨潮及落潮过程中水流运动。计算所得到的各测站水位、流速及流向与观测资料吻合良好。