海岸悬沙运移数学模型

根据适合大范围缓变地形情况下,不恒定、非均匀流场中随机波折绕射联合数值模式及波浪作用下的二维浅水环流方程和悬沙扩散方程,建立了波浪、潮流共同作用下二维悬沙数学模型,并将该模型应用于渤海湾北部海域,进行了波、流共同作用下航道疏浚弃土的悬沙扩散、运移及海床演变的数值模拟,为工程单位决策提供科学依据     

湄洲湾峰尾围垦工程施工期间海水悬浮泥沙输移扩散的数值模拟

围填海工程施工过程导致海域悬浮物迅速增加,影响周围海洋生态系统,研究围填海工程悬浮泥沙的输移扩散规律对于区域生态环境质量及工程建设的综合生态影响评价具有重要的参考意义．针对湄洲湾峰尾围垦工程施工期悬浮泥沙可能造成的生态影响,对爆破挤淤（5．17t／s）和抛石挤淤（1．39kg／s）的悬沙源强进行了分析计算．在工程海区平面二维潮流场数学模型的基础上,采用二维对流扩散数学模型对施工范围内的模型网格点（40m×40m）进行了逐点计算,数值模拟结果表明,悬浮泥沙扩散范围和形态主要受潮流控制,工程施工联合影响下悬沙质量浓度大于10mg／dm3的全潮最大影响包络面积为5．848km2,施工9h后悬沙影响基本消失,为工程施工期环境管理提供了参考依据．施工悬浮泥沙的扩散整体表现为总悬沙质量浓度在离工程区较近的范围内较大,而距离越远质量浓度越接近自然状态的本底含沙量．施工悬浮泥沙对浮游生物、游泳生物和底栖生物等均会产生一定的影响,但随着施工结束而消失,不会对海洋生态产生长期的不利影响．     

胶州湾红岛码头疏浚物质输移扩散数值预测

利用有限元分步杂交法，首先对胶州湾海域潮流场进行了数值模拟，进而建立了胶州湾疏浚物悬浮泥沙的二维输运——扩散模型，并应用于胶州湾红岛拟建码头疏浚区的疏浚物输运扩散数值模拟预测，根据预测结果分析了红岛码头疏浚区施工期间悬浮泥沙对附近水环境的影响。     

胶州湾泛亚码头疏浚方案优选及悬浮物影响预测

采用有限元分步杂交方法,在已建潮流场的基础上,建立了胶州湾疏浚物悬浮泥沙的二维输运-扩散模型,并应用于胶州湾前湾港区泛亚码头工程疏浚区的疏浚物输运扩散的数值模拟预测。根据预测结果分析了泛亚码头疏浚区施工期间悬浮泥沙对附近海域水环境和生态环境的影响,并对不同的疏浚方案进行了优选。     

海域环境对悬浮泥沙扩散影响的敏感性分析

通过建立二维潮流和悬浮泥沙扩散输移的数学模型,模拟恒定点源下,悬浮泥沙在不同本底含沙量和不同水深条件下的扩散状况,探讨悬浮泥沙扩散对影响参数的敏感性。结果表明:在研究悬浮泥沙扩散影响范围时,无本底含沙量的扩散影响范围最大;本底含沙量越大,扩散影响范围越小;本底含沙量对扩散低浓度增长区的影响大于高浓度增长区;水动力相似条件下,水深增大,悬浮泥沙扩散影响范围将减小;相对于本底含沙量,水深对悬浮泥沙扩散的影响更大。     

疏浚土倾倒后悬浮泥沙扩散输移的数值模拟

疏浚土的处置是航道疏浚整治中需要解决的问题.疏浚土在倾倒区倾倒之后,大部分疏浚土会沉积在抛泥区附近,其余泥沙将在抛泥点的局部区域形成高浓度悬沙,在重力、波浪、潮流、风生流等因素作用下扩散输移.建立了平面二维潮流、悬沙浓度增量输移扩散的数学模型,采用有限单元法离散求解,研究了虾峙门口外航道整治工程中疏浚土倾倒后悬浮泥沙在水体中的扩散输移,以此分析抛泥后不同悬沙浓度增量的悬浮泥沙的扩散范围.虾峙门口外外海处设置了1#、2#、3#倾倒区,模型计算结果表明,各悬沙浓度增量的悬浮泥沙扩散最大面积的最小值及包络线面积的最小值均发生在3#倾倒区抛泥的工况,原因在于3#倾倒区位于外海,水深明显大于1#、2#倾倒区,其倾倒区容积最大.可见,在水动力条件相当的情况下,水深条件形成的各倾倒区容积对悬浮泥沙的扩散和输移是有影响的.倾倒区容积越大,对悬浮泥沙扩散和输移越有利.从经济因素来看,疏浚船的运输距离所发生的运费是不可忽略的,疏浚航道至1#、2#倾倒区的距离要短于至3#倾倒区的距离,把疏浚土运至1#和2#倾倒区的运行费用明显低于运至3#倾倒区的运行费.研究结果建议,选择1#和2#倾倒区为疏浚土倾倒区,并根据潮流方向灵活安排施工作业,可将1#倾倒区作为落潮时疏浚土的倾倒区,2#倾倒区作为涨潮时疏浚土的倾倒区.     

疏浚工程对湄洲湾东吴港区水环境影响的数值模拟

为了解疏浚工程对附近海域水环境的影响,应用MIKE21软件,建立了湄洲湾港东吴港区工程附近海域的二维水动力和泥沙输运计算模型,在对潮流和悬浮沙计算结果验证可靠的基础上,分析工程对附近海域水环境的影响。结果表明,(1)疏浚工程对附近海域的潮流产生影响,流向更有利于靠离泊作业。(2)工程前后流速变小,码头栈桥区域周边流速最大可减小1.23 m/s,回旋水域流速最大可减小约0.59 m/s,东吴航道流速最大可减小约0.43 m/s;(3)悬浮沙浓度增量10 mg/L包络线的最远扩散距离为4.01 km,扩散面积为14.66 km~2;施工结束后,悬浮泥沙恢复至一类水质的时长约3 h,恢复至本底值所需时长约16 h。     

黑泥湾近岸悬沙分布与扩散变化监测

利用2004年冬季对黑泥湾近岸海域悬浮体调查资料及2个时相的遥感影像,探讨了该海域悬浮体的分布和扩散特征,分析了影响悬浮体分布的主要因素和悬浮体的主要物质来源.结果表明,影响本海域悬沙质量浓度及其分布的主要因素是风浪掀沙和潮流.夏季,近岸悬沙质量浓度高,向海逐渐减少;冬季,悬沙质量浓度近岸低,向海逐渐增大.由于本海域没有大的河流泥沙汇入,悬沙的主要物质来源是沿岸侵蚀、冲沟排沙和海底泥沙再悬浮.     

渤海表层悬沙分布季节变化特征与控制因子的数值研究

针对整个渤海海域悬浮泥沙季节变化及其影响机制的数值研究相对缺乏且机制尚不清晰,基于ROMS三维海洋模型对渤海海域水动力环境与悬沙分布开展数值模拟。模拟结果显示,渤海海峡环流终年“北进南出”,夏季环流明显强于冬季,并呈现外围逆时针环、内部顺时针环的“双环”结构。渤海中部海域在夏季存在明显的温跃层现象,其强度分布与等深线较为一致,温跃层在4月开始形成,7月最强。渤海表层悬沙分布具有显著的季节变化,冬季悬沙浓度最大,秋季次之,春季再次之,夏季最小。控制悬沙浓度的波流底切应力在秋冬季节较大,春夏相对较小,且流致切应力始终在波流切应力中占主导地位。秦皇岛海域悬沙浓度常年偏低的主要原因是位于M2无潮点附近,属于弱潮流区,底层流速相对较小,底部沉积物发生再悬浮概率较小。夏季温跃层的存在在一定程度上减小了底边界层流速,增大了流速的垂向梯度,对底部悬浮泥沙的向上扩散有明显的抑制作用。因此,温跃层的存在是造成夏季表层悬沙浓度最低的重要原因。     

黄河调水调沙期间入海泥沙沉积动力过程的数值模拟

本文根据2007年黄河调水调沙期间黄河三角洲及其毗邻海域的水文、泥沙调查数据资料,使用Mike 3三维水沙数值模型模拟了黄河调水调沙全过程(低流量、高流量、高含沙量)入海水沙输运过程,揭示了人造洪峰下水沙扩散范围和特征,分析了泥沙入海后的沉积动力学机制。研究发现:入海淡水和表层细颗粒泥沙主要以异轻羽状流形式向外海和河口两侧沿岸扩散,中、底层粗颗粒泥沙向外海扩散非常有限,有少量向河口两侧沿岸扩散,扩散范围小于表层;河口区在涨-落、落-涨潮流转换时刻分别存在着潮流切变锋,切变锋均形成在浅水区,而后向深水区移动,切变锋的发生对泥沙向外海扩散有着明显的阻隔作用。     

南黄海辐射沙洲区悬沙潮扩散规律数值研究

在对南黄海辐射沙洲区的潮汐、潮流特征作进一步探讨的基础上,数值模拟了该区的悬沙潮扩散。根据计算结果,分析了计算海域悬沙含量在一个半日潮过程中随潮流场的瞬时变化规律,研究了不同地点悬沙含量与潮位、潮流的关系,总结了涨、落潮平均含沙量的平面分布规律。结果表明,该区的潮流场控制着悬沙的扩散、运移和分布,进而控制着海底地形的发育,尤其是辐射沙洲北大南小不对称格架的塑造与辐射沙洲根部的加积淤高。     

南汇东滩圈围工程对长江口河势影响的数值模拟分析

基于验证的MIKE21软件长江口二维潮流数值模型,计算和重点分析了南汇东滩促淤圈围工程对长江口南槽、北槽和横沙通道的影响。结果表明:南汇东滩促淤圈围工程束窄了南槽下段河道,较大幅度地减小了该段的潮流量;但南槽中段以下河段流速增加幅度较大,河槽将会刷深,河势将得到发展;江亚北槽将会得到发展,北槽中段泥沙淤积现象将会加剧;横沙通道涨落潮流量大幅减少,横沙通道涨落潮流量与南槽涨落潮流量存在非常高的相关性,这对横沙通道作为航道开发和利用会带来较为不利的影响。     

闽江口悬浮泥沙动态分区的遥感分析

本文应用卫星遥感原理,结合丰富的地面资料,对闽江口悬浮泥沙动态分区进行研究,结果表明:闽江口悬浮泥沙动态可划分为4区:①悬沙输移区;②悬沙扩散冲淤区;③悬沙扩散沉降区;④悬沙漂移区。闽江口内、外拦门沙处于悬沙扩散冲淤区内,地形地貌背景、水动力条件和泥沙动态复杂多变。     

河口海岸二维悬沙数学模型挟沙力公式修正及应用

在河口海岸二维悬沙数学模型中,半潮或全潮平均的潮流挟沙能力并不能完全反映其逐时的实际情况,为此进行了分析研究。研究结果表明:1)应用半潮或全潮平均的潮流挟沙力公式进行悬沙数值模拟时,应引入一个修正系数;2)该修正系数与公式中的指数成反比,与相对水深成正比,且与相位角也存在一定联系;3)该修正系数理论正确、实用方便、验证成果良好,实例计算表明能够较好地复演天然悬沙场分布。     

基于遥感反演的莱州湾悬沙分布及其沉积动力分析

选用1986-2004年不同时期的LandsatTM/ETM+影像,利用2004年黄河口附近实测数据推导的表层悬浮泥沙浓度反演模型,结合水文气象资料、多年水深数据和极端天气数模结果,研究了莱州湾西南近岸海域表层悬浮泥沙分布特征,结果表明,受黄河丰枯水期的影响,莱州湾西南部海域悬浮泥沙高浓度区主要分布于黄河口附近海域和西南沿岸,其枯水期的覆盖范围一般大于丰水期的。受潮流高流速场控制,黄河口外悬沙浓度高值区与海底泥沙堆积区对应较好,泥沙主要来源于陆源输沙和泥沙再悬浮;在西南近岸浅海区悬沙浓度高值区主要形成于泥沙的再悬浮,在近岸出现轻微冲刷。风等其他海洋动力因素,一般情况下对悬浮泥沙扩散的程度和范围具有一定的影响作用,但悬沙受潮流场影响而形成的总体扩散趋势未发生改变;极端条件下,风暴潮流使莱州湾西南部近岸浅海区的悬浮泥沙浓度显著增加。     

黄河三角洲洪、枯季泥沙冲淤的数值模拟

本文针对黄河三角洲海岸潮间带广阔、黄河入海水沙变化剧烈、近岸及河口区水动力条件复杂的特点 ,建立了 1个潮流作用下的平面二维动边界全沙数学模型。动边界的处理采用窄缝法 ,并利用此模型对黄河三角洲洪、枯季时悬沙分布以及底床的冲淤进行了数值模拟 ,进而据此探讨了黄河三角洲洪、枯季的冲淤变化规律。     

连云港地区淤泥质海岸近岸带水体含沙量的横向分布

本文以连云港为例,将淤泥质岸滩泥沙运动归结为二种基本的物理过程:在破波带内,波浪掀沙造成泥沙悬浮;在破波带外,水体含沙量来源于破波带内悬浮泥沙在潮流作用下的扩散运移。从波高的统计分布等出发,按波能法概念提出了破波带内水体含沙量横向分布表达式;破波带被视为无数泥沙扩散线源的迭加,由此建立破波带外水体含沙量横向分布的表达式。由以上两表达式算得的破波带内、外水体含沙量分布与实测结果基本一致。     

烟台北部近岸海域水质(COD及油类)预测

在该海域潮流数值计算的基础上,用二维乎流—扩散模型对烟台北部近岸海域进行了COD(化学耗氧量)及油类污染的数值计算,并对1995年和2000年两个年代的水质状况进行了预测。给出了该海区未来10年内海水水质状况的发展趋势。     

中国河口数学模拟研究的进展

我国采用数学模型研究河口及河口工程的可行性已愈加普遍，从总体而言，７０年代以河口一维潮流模型为主，进入８０年代后，除继续应用推广一维潮流模型外，大多已采用二维潮流数学模型，并按需要配以泥沙、温度、协度和污染物等物质输移模型、推移质量沙数值模型、波流共同作用数学模型、拉格朗日余流数值模型、三维数值模型、复合模型等８个方面较全面地论述了我国近１５年来河口数值模拟研究的进展，认为从８０年代以来，我国将数     

爆破挤淤产生的悬浮物输移扩散模拟研究

爆破挤淤是处理淤泥质软基的常用方法,而研究由此产生的悬浮泥沙的输移扩散对于评价施工对工程区水环境的影响有重要意义。在对爆破挤淤产生的悬浮泥沙对水环境影响初步分析的基础上,就防波堤地基爆破挤淤处理产生的悬浮泥沙在波浪、潮流共同作用下的输移扩散过程进行了数值模拟,并对爆破挤淤后悬浮泥沙输移扩散规律进行了探讨,指出爆破挤淤对水域附近的生态环境有一定影响,但影响范围并不大,且持续的时间亦不长。