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。     

有限体积海岸海洋模型模拟泉州湾人工岛建设对水交换的影响

以泉州湾秀涂人工岛的建设为例,基于有限体积海岸海洋模型,建立泉州湾三维数值模型,模拟分析建岛前、后水动力特征、潮致余流和纳潮量的变化.采用欧拉弥散方法模拟污染物浓度的对流扩散,对泉州湾的水交换能力进行分析.结果表明:建岛后,大部分海域的海潮流速约减小0.1 m·s^-1;石湖港区人工岛连线以西大部分区域的潮致余流变化不显著,但湾口的潮致余流出现较为明显的减少;纳潮量的变化较为明显,小潮期间纳潮量的变化率为10.09%,使小潮期间湾内水体与外海的交换能力变弱,更易遭受污染威胁;洛阳江流域和金屿的污染物浓度差变化较大,导致湾内水体的半交换时间约增加3 d.     

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.     

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.     

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。     

夏季珠江口悬浮泥沙与营养盐对生物生长影响的数模分析

了解珠江河口主要的生态影响因子与分布规律,对保护珠江口的生态环境具有重要意义.建立了一个包含氮、磷循环,并考虑悬浮泥沙造成光衰减的珠江口生态-水动力耦合模型,并进行了验证.验证结果显示,该模型能较好地模拟生态变量的分布趋势.并且,通过设置数值敏感性实验,分析悬浮泥沙和营养盐对生物生长的影响.实验结果表明,悬浮泥沙对珠江河口湾内的生物生长限制作用明显,磷酸盐对湾内与湾外的生物生长均有限制作用,在湾外海域限制作用明显;而珠江口水域相对丰富的氮盐对生物生长基本没限制.珠江口湾内水域生物生长主要受泥沙限制,湾外水域受营养盐限制,叶绿素浓度呈现从湾内往湾口递增,湾口往外递减的分布趋势,在湾口出现高值.     

铁山港湾港口总体规划用海对海水动力环境的影响预测

【目的】研究铁山港湾港口总体规划工程的建设对周边海域潮位、纳潮量和流场3个方面的影响。【方法】采用二维潮流数学模型对铁山港湾海域的潮流场进行数值模拟,分析工程前后水动力变化情况。【结果】铁山港港口总体规划实施后,石头埠站、沙田站和安铺站最高潮位均有所增加,增加幅度分别为0.03m,0.11m,0.10m;石头埠断面潮流涨急流速略有减小,平均减小幅度为0.06m/s,落急流速略有增加,平均增加幅度为0.06m/s;沙田断面涨落潮流速均略有增大,增加幅度为0.11~0.17m/s;安铺断面主槽区流速基本上无变化;工程后石头埠、沙田和安铺3个断面的纳潮量均有不同程度的增加,分别为1.8%,3.1%和4.3%,沙田断面单宽纳潮量变化不大。【结论】港口总体规划工程实施后,铁山湾内涨潮时流速较小、落潮时流速较大的分布规律没有改变,对铁山港水动力环境影响较小。     

潮滩减少对杭州湾悬沙特征的影响

1974至2020年间,杭州湾沿岸潮滩累计减少面积将达1 290 km2,占杭州湾水域面积的25.8%.基于FVCOM水动力数值模型,耦合水沙密度,引入悬浮泥沙对底边界层的影响,并考虑细颗粒泥沙絮凝过程,建立河口三维细颗粒泥沙数值模型,提高了高悬沙浓度河口悬沙数值模拟的准确性.实测及卫星反演数据验证结果显示,该模型能较好地模拟杭州湾水沙运动.基于所建模型,采用不同时期的杭州湾潮滩数据,研究潮滩面积减小对悬沙浓度、悬沙通量及冲淤分布的影响机理.结果显示:潮滩减少过程中湾内流速及底床切应力发生变化,进而影响湾内悬沙浓度.杭州湾潮滩减少导致乍浦以西水域流速降低,月均悬沙浓度最大减幅高达30%.乍浦以东水域流速增大,月均悬沙浓度升高约15%.潮滩减少主要通过影响潮泵效应,进而改变湾内悬沙输运特征,平流输沙项在潮滩减少过程中对杭州湾悬沙特征的影响较小.1974至2003年间,杭州湾潮滩面积减少约787 km2,澉浦断面潮泵效应增强,陆向悬沙净通量增大,金山、芦潮港断面陆向悬沙净通量减小,杭州湾淤积量减少.2003至2020年间潮滩面积减少约503 km2,金山、芦潮港断面潮泵效应增强,陆向悬沙净通量增加,而澉浦断面由于潮泵效应减弱导致悬沙净通量减小.杭州湾内湾淤积量不断增大,外湾冲刷量逐渐增大.研究结果可为河口海岸规划和环境管理提供科学依据.     

海床演变对山海关旅游海滩生态修复工程的响应特征

针对海滩侵蚀问题展开了包括滩肩补沙和离岸潜堤在内的海滩修复工程.为评估工程效果,采用Delft3D软件建立了山海关海域的泥沙输运和海床演变模型,使用2015年至2016年的实测资料验证模型.基于验证后的数学模型对工程海域泥沙输运与海床演变变化特征进行分析.结果表明:工程引起了近岸区域泥沙浓度的减小,减小幅度随离岸距离的增大而减小.工程建设前工程海域的侵蚀较为严重,工程的建设大大减小了近岸海域的冲刷深度,有效地保护了工程岸段海滩.工程后冲淤变化幅度第1年最大,然后逐年减少.     

福建近海漂移物漂移轨迹分析及模拟

浮子漂移实验能够捕捉海域表面海流的特征，为提高海上漂移物漂移轨迹预测模式的预测精度提供改进依据.通过在福建近海的浮子漂移实验，选取兴化湾、厦门湾与湾外近岸海域浮子的运动轨迹，对研究海域的表面流进行分析，并在业务化三维海洋动力模型基础上，结合拉格朗日粒子追踪法，建立了福建近海海上目标物漂移轨迹预测模式，利用浮子漂移实验对漂移模式在福建近海的适用性进行了验证.研究结果表明：湾内浮子运动主要受潮流作用，呈现往复运动的趋势；湾外浮子运动主要由外海环流驱动，有沿等深线迁移趋势，并受到潮过程作用局部形成回流.而本研究构建的福建近海海上目标物漂移轨迹预测模式的模拟结果与浮子漂移结果基本一致，并且相对于湾内的轨迹预测，湾外的模拟有更高的可信度.同时浮子漂移实验还表明FES潮流模型在台湾海峡有较高的准确度，而湾内欠佳.     

龙凤头海滩修复工程与波流动力响应特性

基于MIKE 21软件建立平潭龙凤头海滩修复工程海域双重嵌套二维潮流和波浪耦合数学模型,并将验证后的模型运用到工程设计方案实施前后潮流场及波浪场的模拟,比较分析水动力的变化.研究结果表明:平潭海域潮汐类型属于正规半日潮,8月大潮潮差约为5m,潮汐强;海坛湾内潮流总体表现为往复流特征,湾口流速最大,湾内流速较小,湾顶流速最小;北端防波堤大大减少了南北水体交换,内侧落潮流调整为沿堤流;堤头处挑流作用明显,流速增加,形成明显的旋转流;南北端防波堤对其内侧一定范围海域有掩护作用,波高削减显著,受掩护岸线长度略大于防波堤长度;堤头处受波浪折射作用影响,波能辐聚,波高增大.工程后海滩中部岸段波高及流速削减不明显,建议增设离岸堤加强海滩保护.     

FVCOM模型在渤海湾潮流潮汐模拟中的应用

浅海是潮运动占优的海域,潮汐、潮流对物质输运和水交换有重要影响．采用非结构有限体积近岸海洋模型（FVCOM）模拟渤海湾的三维潮汐潮流分布和变化规律,非结构网格能真实地拟合岸线,刻画出渤海湾的复杂岸线,能够较好地计算出渤海湾的潮汐潮流的时空分布特点,与实测值吻合较好．模拟的M,分潮振幅的平均方差为7．33cm,迟角的平均方差为11．53°．在渤海湾,M2分潮的最大振幅为120cm,湾内的迟角差为70°;渤海湾湾中潮余流较弱,流速在0—0．6cm／s．渤海湾是潮流较强的区域,海区的最大可能潮流流速超过100cm／s．     

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。     

钦州湾物理自净能力研究

采用二维潮流数值模型和水质模型探讨了钦州湾污染物的扩散规律，利用钦州湾海域现场观测数据，计算了钦州湾的海水交换率，平均半更换期及环境容量。计算结果表明，在较大潮汐时，钦州湾的海水交换率为０．１２４，平均半更换期为７．２个潮周期，保持一级海水的ＣＯＤ排放量为每个潮周期２３４．５ｔ，保持二级海水的ＣＯＤ排放量为３６６．９ｔ。     

三沙湾纳潮量及湾内外的水交换

根据三沙湾多年实测潮位资料和2个临时潮位站的实测资料,分析了三沙湾潮汐特征,计算了纳潮量、海水的平均交换率和海水半更换期.结果表明:三沙湾潮差较大,有较强的纳潮能力.但由于其水域面积较大,地形也比较复杂,其整个区域海水的平均“更新能力”一般.当潮差累积率为20%(大潮)时,三沙湾的海水半更换期约为36个潮周期;当潮差累积率为50%(中潮)时,海水半更换期约为75个潮周期;当潮差累积率为80%(小潮)时,海水半更换期达到114个潮周期.     

防城港东湾纳潮量减弱及其影响分析

【目的】研究防城港东湾水交换改变状况,分析其变化的原因,并探讨造成的影响。【方法】采用传统方法计算防城港东湾2008年和2012年的纳潮量。【结果】2008年防城港东湾纳潮量为1.8443×108 m3,2012年纳潮量为1.7436×108 m3,仅4年时间防城港东湾纳潮减少量占总纳潮量的5.5%。纳潮量减少后海水交换能力明显减弱。【结论】港口码头工程填海和岸线及滩涂资源的大量利用减少了湾内海域空间面积,造成海水交换能力减弱,使湾内海洋生态环境出现退化现象。     

浙闽淤泥质港湾的基本特征

淤闽淤泥质港湾是我国重要的海岸类型。潮波传播过程中受到地形制约，具有驻波特性，潮差大，潮流急。港湾处于隐蔽条件下，湾顶潮滩和港汊广泛发育。本文在１９９１￣１９９２年野外调查，浅滩水文测验和前人研究的基础上，从动力、沉积和地貌的角度出发，对潮波基本特征、潮滩沉积模式和港湾稳定指标作出新的概括和发展，为港湾综合开发提供依据。     

广西铁山港海域环境容量及排污口位置优选研究

用交替方向隐式法（ADI法）模拟铁山港海域COD潮扩散,计算铁山港海域COD环境容量。铁山港海域内,石头埠至老鸦以北海域环境容量小,而肋至三合以北海域环境容量大。说明港内海域允许容纳的污染物要比港外的少。石头埠至北暮近海两槽区,水深流强,水交换能力较强,是排污口的良好位置。     

钦州湾潮流场及污染物输运特征的数值研究

【目的】钦州港作为广西重要的港口,港口快速发展的同时带来污染物排放量的不断增加。为保证钦州湾海洋生态的可持续发展,必须深入分析钦州湾的水交换与污染物输运特征。【方法】基于2010年秋季钦州湾的调查结果,应用ECOMSED模型构建了钦州湾三维潮流与污染物(以COD为例)输运模型。潮流模型的调和常数来自俄勒冈大学的中国海潮汐模型,污染物输运模型的开边界与初始值来自于调查结果。【结果】模型结果与海流调查结果吻合较好。钦州湾平均涨潮时与平均落潮时分别为11.4h与8.7h,对应落潮流大于涨潮流;平均潮差为2.8m,最大潮差4.25m,平均纳潮量约为10.8×108 m3;钦州湾的水体交换半周期为7d,而水体交换80%的时间约为28d;钦州湾COD浓度越往北越大,越靠近湾外越小,COD逐时浓度最大值约为1.27mg·L-1;钦州湾保税港区围填海后金鼓江北端和西侧的COD浓度分别上升约20%和10%。【结论】广西钦州湾保税港区的围填海工程对金鼓江的污染物浓度分布影响较大。