双台子河口分汊水流特征及心滩演变

随着盘锦经济的发展,双台子河口地区的河道及河口淤积、洪潮灾害、淡水资源不足、水环境污染等问题的研究日趋重要。河口水流及滩槽冲淤受潮流为主的涨、落潮水流的影响较大。文章分析了双台子河口分汊水流特征以及岸滩、心滩的现状和近期冲淤变化。     

河口形状对河口环流和盐水入侵的影响

作者应用改进的ECOM模式，通过设计一个平直和喇叭形理想河口，研究河口形状对环流和盐水入侵影响。盐水入侵产生盐度锋面，在锋面处底层存在着向陆的密度流，为保持断面上质量连续，上层的流速明显增大；表层流有偏北的分量，底层流有向南分量，表明有横向环流存在。盐水入侵产生的盐度锋面在水平面上向西北倾斜，北岸盐水入侵比那南岸大，在垂直上向上游倾斜，底层盐水入侵比表层大，高盐水位于北岸的下层。张潮流、向陆的密度流和混合是产生盐水入侵的动力因子。科氏力使涨潮流向北岸偏转，向陆的密度流存在于底层，这种动力机制导致了盐度分布的不对称。盐度横向分布产生的斜压压强梯度力指向南岸，并随水深增加，导致底层流向南岸流动；因要满足质量守衡，在北岸因底层流的辐散产生下降流、水位下降，而在南岸因底层流的辐合产生上升流、水位抬升，水位的横向分布又导致表层流向北，想成一垂向横向环流。喇叭形河口因口门内河口变宽，造成流的幅散，向海的流速减少和产生上升流，底层向陆的密度流向西流动的距离减少，口门处盐度增加，但盐水向西入侵的距离减少；河口喇叭扣南岸下层也出现明显的高盐水；垂直混合增强，盐度垂向趋于均匀。     

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.     

1996 年3 月长江河口水文观测和分析

基于长江河口1996 年3 月现场水文观测资料分析，得出：北支涨潮流速明显大于落潮流速，余流指向上游，存在着严重的外海盐水入侵。在南支中上游，盐度的变化受外海盐水的入侵和北支盐水的倒灌的共同影响，盐度变化与一般河口的变化规律不同；在大潮和中潮前期，盐度主要受下游外海盐水入侵的影响，在中潮和小潮期间，盐度主要受大潮期间上游北支倒灌盐水下移的影响。在南支下游，落潮流大于涨潮流，落潮历时大于涨潮历时；盐度最大值发生在涨憩，最小值发生在落憩，盐度变化受外海盐水入侵的影响，水文状况遵循一般河口变化规律。     

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.     

河口环流和盐水入侵Ⅱ-径流量和海平面上升的影响

本文利用本序列上篇论文建立的理想河口数值模式，研究径流量和海平面上升对河口环流和盐水入侵的影响。在径流量增大的情况下，口门内表层向海的流速增大，底层向陆的密度流减弱，滞流点下移。口门外侧向口门的密度流增大，上升流趋于增强。口门内盐水入侵减弱，口外盐度减小、冲淡水扩展范围增大。在口门上游北岸底层盐度下降明显，口门处南岸表层盐度下降明显。径流量变化对盐水入侵影响十分巨大。在海平面上升的情况下，拦门沙区域向陆的密度流增强，滞流点上移，表层向海的流动增大。口门内盐水入侵增强，口外盐度增大，冲淡水扩展范围减小。海平面上升对盐水入侵影响十分明显，北岸底层盐度增大尤为特出。     

论长江河口治理

长江是一条黄金水道,水量宏富,水深优良,自徐六泾以下,三级分汊,四口入海,通海航道目前使用南港北槽。长江口有一个巨大的拦门沙系,滩槽相间。就天然水深而言,航槽浅段或航道拦门沙的滩顶为6米左右;加上3米左右潮差,万吨轮可以进出。通航条件,较之世界一般河口拦门沙来说是比较优良的,但对当前第三代集装箱和5万吨船只所需水深而言,就不能适应了。同时,长江河口拦门沙,滩顶水深虽然较好,但它的前缘为水下三角洲     

三维理想河口盐水入侵对径潮驱动变化的响应

为探究在人类活动与气候条件改变的影响下,径潮动力以及水深的改变对河口区域盐水入侵的影响,建立了三维理想河口盐水入侵数值模型,分析了纵向环流及盐度的垂向与横向沿程分布,研究了垂向与横向剪切作用以及潮泵效应引起的纵向盐输运对盐水入侵的影响以及盐分输运过程对径潮动力与水深变化的响应。结果表明:盐水上溯程度对流量与潮振幅的变化有明显响应,流量增大与潮振幅增大对盐水入侵均有抑制作用;在较浅的河口,潮驱动增大在河口上下游引起相反的潮平均盐度变化趋势,这与横向、纵向剪切与潮泵效应分别引起的纵向盐输运对径潮水深条件的响应相关。     

冬季陆架环流对长江河口盐水入侵的影响

应用改进的三维ECOM模式,研究冬季陆架环流对长江河口盐水入侵的影响。模式计算结果较好地再现了台湾暖流、苏北沿岸流、长江入海径流和长江河口盐水入侵的基本特征。在不考虑台湾暖流情况下,沿岸向南的苏北沿岸流向南扩展,使长江口门处盐度增大,整个河口盐水入侵加剧。在不考虑苏北沿岸流情况下,台湾暖流由于北上的阻力减弱,北上加深,使长江冲淡水的扩展方向整体向北偏转,苏北沿岸和北支口盐度明显减小,北支盐水入侵和倒灌减弱,而北港、北槽和南槽盐水入侵加强。在不考虑台湾暖流和苏北沿岸流情况下,长江入海径流向北偏转,大量长江入海冲淡水向北输运,导致北支口和苏北沿岸盐度显著下降,北支盐水入侵明显减弱。入海向北冲淡水输运的增加,导致相应的向南冲淡水输运的减小,北港、北槽和南槽口门处盐度上升,北港、北槽和南槽盐水入侵加强。长江口外陆架环流对盐水入侵和口外盐度分布起着重要的作用,是一个不能忽略的动力因子。     

河口环流和盐水入侵I——模式及控制数值试验

本应用ECOM模式，设计1个控制试验，研究理想河口环流和盐水入侵的动力过程。数值计算结果表明，盐水入侵产生盐度锋面，在锋面处底层存在着向陆的密度流，为保持断面上质量连续，上层的流速趋于增大；近口门附近底层流有偏南分量，表明有横向环流存在。在口门外因斜压和底形的作用，产生明显的上升流。盐水入侵在空间上具有不对称性，高盐水位于北岸的下层。在拦门沙上游出现上下2个相反方向的横向环流，而在口门外只出现1个顺时针方向的横向环流。从动力机制上分析了盐水入侵的空间不对称性和横向环流的产生。     

河口湿地围填造地的适宜性和资源环境问题——以福建三沙湾湾顶河口区为例

以福建宁德三沙湾内鲈门港湾顶霍童溪和七都溪入海口之间的潮滩(实际为潮汐汊道)围填为例,从工程地质、水文条件、生态环境等方面探讨其围填造地的适宜性,并应用数值模型、潮汐汊道理论以及生态学原理预测其对区域资源环境的影响.具体为:河口围填后相当于河流近口段、河口段、口外海滨段相应地向海延伸,必然会引起河口体系的自动调整并形成新的动态平衡;在这种自动调整过程中,所在区域的资源环境会受到一系列的影响,包括河口地形地貌改变而导致径流和潮流动力条件变化进而引起滩槽冲淤变化、河流入海流路变化而导致流域排洪在一定程度上受阻、河流入海流路冲刷对跨海大桥桥墩或其它构筑物稳定性的影响、湿地占用导致底栖生物破坏和生物生境缩小进而导致生物群落改变和渔业资源受损、以及河口景观改变等.建议河口潮滩湿地围填应综合考虑河口的水文条件、防洪措施、环境容量以及围填后河口体系的自动调整作用范围、维护岸滩和已建构筑物稳定以及维持航道水深的工程量和成本、围填护岸形态结构与生态环境的相适宜程度等,并综合权衡损益.     

黄河近口门河段演变情况与整治措施探讨

1996年汛前,黄河在清8附近进行人工出汊,至今已达12年。由于河道边界和水沙条件的影响,清6以下河段平面形态发生了较大变化,局部滩岸坍塌严重,极大威胁滩区油田开发建设和河口生态旅游规划的实施,建议建设清加7右岸防护工程、清加8断面到新滩浮桥上游局部裁弯取直和改建新滩浮桥,以此调整河道的平面形态,稳定清8汊河,确保河口新滩油田安全。     

2011年春末夏初枯水期间长江河口盐水入侵

全球气候变化导致的长江流域枯水事件近几年趋于增多.2011年春末夏初长江中下游发生干旱,4、5和6月大通径流量分别比多年月平均值分别下降了33.4%、50.6%和50.3%.观测资料表明,4月崇西水文站大部分时间盐度大于0.45(饮用水标准),北支倒灌盐水从崇西水文站到南门大约需要2 d,到宝钢水库需要3~5 d,宝钢水库出现2 d和4 d不宜取水时间,青草沙水库出现5 d和4 d不宜取水时间.5月中下旬北支永隆沙仍被高盐水占据,崇西水文站盐度超标达到7 d,青草沙水库不宜取水d数达到8 d.6月4-7日大潮后中潮期5个观测潮周期内东风西沙水库约有一半时间盐度大于0.45,陈行水库和青草沙水库取水口盐水均低于0.45,但随时间逐渐升高,盐份主要来源于北支倒灌.长江河口盐水入侵一般发生在12月和来年的1-3月,4-6月随着径流量的增大盐水入侵消失.气候变化产生的枯水事件加剧了长江河口盐水入侵、严重影响了非盐水入侵期水源地取水安全.     

2007—2016年北支河势变化对长江口盐水入侵影响数值研究

河势变化是影响河口水动力和盐水入侵的一个主要因素.本文基于长江河口北支2007年和2016年实测水深资料,分析这10年间北支河势变化,并数值模拟和分析北支河势变化对水动力和盐水入侵的影响. 2007—2016年河槽容积北支上段增加4.4%,中段减少8.8%,下段减少20.5%.总体上呈现上段冲刷,中段和下段淤积.在南北支分汊口出现新生沙体,淤积厚度达4～6 m.数值模拟结果表明:新生沙体导致大潮期间北支倒灌量增加15.0%,分流比由–2.8%变化至–3.2%,新生沙体明显增强了北支盐水倒灌;新生沙体若继续淤浅0.85 m,北支盐水倒灌将不再增加;新生沙体导致南支3个水库取水口盐度增加,在大潮、大潮后中潮期间,东风西沙水库取水口平均盐度分别增加了0.14、0.15,陈行水库取水口分别增加了0.12、0.11,青草沙水库取水口分别增加了0.11、0.09.北支下段淤积导致连兴港断面大潮涨落潮量分别减少了15.2%和16.4%,小潮涨落潮量分别减少了21.2%和19.0%;越往上游,涨落潮量越少,呈下降趋势;北支大潮期间高潮位下降,低潮位抬升,潮差减少;北支中下段纳潮量明显减少,北支盐水倒灌...     

长江河口北支建闸对减轻盐水入侵的数值模拟

枯季长江河口盐水入侵的最大特色是北支盐水倒灌,它是南支东风西沙、太仓和陈行水库盐水的唯一来源,也是青草沙水库盐水的主要来源.考虑潮汐和气候态1月和2月的径流量与风况,采用已严格验证过的长江河口盐水入侵三维数值模式,模拟和分析北支上段建闸前后盐水入侵的变化.模拟结果表明:在北支上段建闸后,整个南支全为淡水,北支盐水倒灌南支的现象消失,北支上段盐度明显下降;在东风西沙、太仓和陈行水库取水口盐度接近0;在青草沙水库取水口盐度大幅下降,几乎所有时间盐度都低于0.45,全为淡水.数值试验中,闸门的运行方式采用两种方案:全天落潮流期间开闸、夜里涨潮流期间关闸、白天涨潮流期间开闸,以及全天落潮流期间开闸、夜里和白天涨潮流期间关闸.两者的试验结果中南支盐度变化几乎一致,原因在于前者的运行方式已经使得北支上段盐水入侵大幅减弱,出现盐度接近0.45的淡水区域;即使白天涨潮流期间开闸,其间进入南支的也是淡水,并且增加了南支向海的总余流.从数值模拟的结果和闸门运行的成本考虑,推荐前者的北支建闸运行方案.北支建闸极大地提高了上海东风西沙、陈行和青草沙水库取水时间,同样极大地提高了江苏太仓水库的取水时间,保障了两地的供水安全.     

南水北调工程对长江口盐水入侵和淡水资源的影响

南水北调工程为跨流域调水工程,其对于长江口淡水资源变迁的影响是当今研究热点之一.本文应用三维数学模型,研究南水北调东线和中线工程短期和远期调水方案对长江河口盐水入侵和淡水资源的影响.结果表明,在2月中下旬一个大小潮周期中,东风西沙水库、陈行水库和青草沙水库取水口盐度大于0.45的不宜取水时间分别为7.74、3.08和2.72 d.同时,在东线和中线工程短期调水1 000 m3/s情况下,长江河口盐水入侵加剧,尤其在北港、北槽和南槽拦门沙区域及其北支上段盐度上升最为明显,出现了量值超过0.5的大面积区域,南支淡水区域减小.在2月中下旬一个大小潮周期中东风西沙水库、陈行水库和青草沙水库不宜取水的时间分别增长了1.43、2.14和2.13 d.在东线和中线工程远期调水1 600 m3/s情况下,整个河口盐度的上升更为明显,在北港、北槽和南槽拦门沙出现了盐度超过1的大范围区域,小范围区域盐度超过了1.5,南水淡水范围进一步减小.在2月中下旬一个大小潮周期中东风西沙水库、陈行水库和青草沙水库不宜取水的时间分别增加了1.49、3.08和3.08 d.     

海河河口生态需水量研究

分析了河口淡水对盐度乃至生物产生的影响．以海河河口及近岸海域为对象,通过建立入海径流与盐度的回归关系,用20世纪80年代中期以前的多年平均盐度值作为盐度控制标准,以计算得到的该标准下的入海径流21．6亿m^3作为海河河口生态需水量,对海河流域年内过程和各水系的生态需水进行了分配、在与现状生态用水比较后可知,大部分年份均不能满足生态需水要求,应加强人工调控．保证入海水量需求、     

有闸分汊河口的水动力模拟

将水工建筑物的过流公式离散成与Saint-Venant方程离散式相同的格式，用节点水位控制法建立了能应用于有闸分汊河口水动力研究的一维河网数学模型。计算表明，增长导流墙和减少闸下淤积能减小导流墙末合流处的横向水位差，从而减小合流处的横向流速，调顺水流方向，消减导流墙两侧水流的相互顶托。计算所得的分流量及分流比能为枢纽的合理布局，包括闸孔尺度及其数量，提供依据，模型还可根据水利枢纽实际要求，提供闸门调控设计。     

河流动力及海洋动力对北仑河口河槽演变的影响

根据历史和现代调查资料，北仑河口河槽演变主要是受河流动力和海洋动力共同作用。在不同的区域，其动力作用的程度大不相同。在河口北侧地区，作为较为强烈，河边滩，沙洲等发生明显变化，河岸也出现侵蚀现象。     

河口盐水入侵垂向二维数值计算

为描述潮汐河口盐水入侵特性而建立了垂向二维数学模型.数值计算格式采用帕坦卡和斯波尔丁提出的控制体积法,并以幂函数格式作为对流扩散项的离散格式.以长江口南槽实测资料作为计算验证,潮流,盐度和潮位的计算结果与实测值相比,吻合良好.由于模型所使用的数学方程组有一定的普遍意义,所以将方程中的盐度改为其它物质浓度,原则上也可应用于悬沙或污染物质输运扩散的垂向二维的数值模拟计算.