防波堤建设前后废黄河水下三角洲冲淤变化特征与成因研究

本文利用近几年的水深断面与区域测深资料分析了苏北废黄河三角洲突出部位海底在防波堤建设前后的冲淤变化特征。研究结果表明,废黄河水下三角洲在防波堤修建之前已达到准平衡状态,并形成水下斜坡和海底平原地貌单元,斜坡侵蚀下限在-15m水深。防波堤建成后水下斜坡和海底平原受到侵蚀,斜坡侵蚀下限下移到-16.7m而稳定。其中侵蚀严重区主要发生在两侧防波堤的根部、堤头及北堤转折处,最大冲刷深度超过2m;淤积部位出现在南堤中部和防波堤内,其中南堤中部淤积量在1~2m之间,而堤内淤积厚度在0~6m左右,堤内净淤积量为4.9×106 m3,占总淤积量的65%。数模结果显示,防波堤的出现改变了原来的流场并在堤周围形成涡流,造成了堤外冲刷悬浮的泥沙在潮流和涡流作用下向堤内的搬运与沉积;同时波浪场也因防波堤地形的突然变浅波高增加而下蚀海底能量增强。分析认为,防波堤的修建是造成海底冲淤格局重新分布的重要原因。     

威海靖海湾港区张家埠新港建设对泥沙冲淤影响预测分析

运用ECOMSED(水动力泥沙)三维模型模拟潮流、波浪(施加风)作用条件下威海靖海湾港区张家埠新港建设前后周围海域海底地形的演化,分析其冲淤变化.并利用冲淤平衡时波潮流共同作用下对海底的切应力与沉积物临界起动剪切力相等的原理,对新港建设后的极限冲刷深度进行预测.结果表明,在引堤透空段附近和防波堤端头冲刷较严重,50年一...     

盐城滨海港区防波堤建设对水下地形的影响研究

利用双频测深仪和声学多普勒流速仪对滨海港区附近海域进行了区域测深和定点全潮水文观测,通过与以往调查研究资料的对比,分析了防波堤建成前后海底冲淤变化特征。研究结果表明:近20年以来水下岸坡为侵蚀最剧烈的区域,海底平原则处于相对稳定状态;受自然侵蚀的影响,水下岸坡继续向岸内移,目前最强侵蚀区已内移至–8~–12 m水深的水下岸坡;近年来自然侵蚀明显减弱,年均侵蚀速率约为前10年的1/4;受防波堤挡流效应的影响,口门南侧已由往复流转变为旋转流;目前已出现三大淤积区域,其中以口门处淤积最严重,最大淤积厚达3.5 m,已造成口门处水深不足–10 m;防波堤对周边海域直接影响范围约13.4 km~2,最远可达废黄河口。分析认为,防波堤建设是引起港区海底冲淤格局发生变化的主因。该研究为防波堤的后续维护及滨海港区30万t级航道工程论证提供了基础资料。     

东营港海域冲淤特征

东营港附近海岸是典型的粉砂质海岸,其周边海域泥沙运动活跃,岸滩冲淤变化显著。近年来,海岸工程建设对其沉积动力环境造成显著影响。基于东营港海域2007年和2015年实测水深数据,利用水深地形对比、数值模拟和流速对比的方法,探讨了东营港海域冲淤特征及其影响因素。结果表明:研究区整体呈近岸侵蚀、离岸淤积的状态,自飞雁滩向东营港。其冲淤平衡点水深由9m变化至6m;飞雁滩附近海域泥沙易于起动,海底侵蚀增强,侵蚀产生的泥沙有随SE向流运移的趋势;研究区最大波浪破碎水深为6m左右,东营港附近海域冲淤平衡点水深与该水深相对应;海岸工程建设造成局部海域冲淤趋势改变,东营港防波堤堤头周围海域侵蚀强烈,堤坝两侧显著淤积。     

埕岛海域海底冲淤的初步数值研究

从沉积动力学的角度,在分析实测和历史资料的基础上,首先总结出埕岛海域的海底冲淤变化规律,尔后通过潮流场的模拟,数值求解输沙方程,以研究埕岛海域的海底冲淤.初步探讨运用数值模拟手段来研究海底冲淤变化.     

日照石臼港人工岬湾海岸设计及稳定性研究

基于日照万平口海区三期水深地形调查资料、水动力及海底沉积物调查数据,研究了日照石臼港海域人工岬湾海滩建设前后波浪场的变化、沉积物在波浪作用下沿岸输运变化及海岸侵蚀冲淤特征,并模拟验证了人工沙滩建设后的平衡岸线,明确了不同长度防波堤建设后海滩的稳定性及其设计的合理性。结果表明:防波堤建设前研究区入射波浪与岸线有一定夹角,导致波浪作用下沉积物有由南向北输移的趋势;人工岬湾的建设可改变近岸波浪场,继而影响沿岸泥沙输运,对岸滩稳定有重要影响;海岸工程、波浪场及泥沙输运三者相互作用,是人工岬湾海岸稳定性的关键因素。     

1985年以来黄河三角洲东营港工程变化与海床冲淤演变响应关系

河口三角洲区域地质环境脆弱，对环境变化响应敏感，三角洲港口冲淤演变受工程结构影响较大。黄河三角洲的东营港区域以粉砂质海岸为主，区域内泥沙运移活跃，此类区域港口建设的关键问题在于工程结构导致的海床冲淤变化。通过东营港建港以来实测水深数据构建水下地形数字高程模型(DEM)，并结合水动力数值模拟，探讨了东营港冲淤演变过程和工程影响。结果表明，由于波浪和潮流导致的海底地形变化，东营港近岸海域的冲淤演变形势已从单一侵蚀转变到近岸侵蚀、离岸淤积的新情势；工程结构影响局地潮流流速和流向，口门处出现高速横流，最大流速可达0.7 m/s；高流速导致北防波堤的堤头位置出现直径约1 km的冲刷坑；工程结构的遮蔽区有促淤效应，遮蔽区大小与潮流流向、工程结构-岸线夹角有关，但在波浪、余流的作用下，2007-2015年工程结构遮蔽区依旧存在0.5 m以上的侵蚀。持续的侵蚀作用使海域防波堤和海堤的不稳定性加剧，迫切需要加强检测与防护。     

海底冲淤变化

海底冲淤是海洋水文、地质等多种因素综合作用的结果。研究本区海底冲淤变化时,主要根据不同年代海图资料的对比与分析,并结合对海洋水文、沉积状况及沉积物年代测定、泥沙测定、调访等资料进行综合分析,以了解冲淤的基本趋势及主要形成因素。     

人工采砂坑地形对水动力泥沙环境影响

海底管道是重要的能源生命线,海底管道路由上的采砂坑对管道在位稳定性造成严重威胁。为评估深港海底管道路由区域海流冲淤采砂坑对深港海底管道在位稳定性的影响,本文利用长期实测资料对比,并结合数值模拟方法分析海底管道路由上采砂坑冲淤问题,建立的有限元分析模型与实测资料能够较好吻合。研究得出波浪潮流作用下采砂坑的冲淤规律和未来十年的变化特征：采砂区内为淤积环境,北侧边界向西北方向扩展,远离管道走向,对管道无影响;南侧边界向东南方向扩展,造成铜鼓水道附近管道冲刷;东侧靠近管线段采砂坑坡顶受到侵蚀,导致采砂坑边界线向管线扩展。本文为深港海底管道路由采砂区海流冲淤分析提供了科学有效的方法。     

海阳中心渔港建设对附近海域冲淤的数值模拟预测

利用MIKE21二维水动力模型,对海阳中心渔港建设前,以及两种预选方案建设后海域潮流分别进行数值模拟。在潮流模拟验证正确的基础上,建立了海底冲淤预测模型,预测了工程建设前后静风条件下全年冲淤趋势。并运用MIKE21Coupled ModelFM模块,模拟了极端天气条件（SE15m/s大风）浪流共同作用下工程附近海域的冲淤情况。根据方案建设前后潮流场、冲淤趋势进行分析,确定最优方案,为海阳中心渔港的规划设计提供决策参考。     

堤前远破波运动与冲淤形态

利用数值波浪水槽,对远破波作用下堤前波浪运动进行了数值模拟。分析了堤前速度场的变化,指出堤前波浪运动在一个波周期内可分为向堤波和离堤波。波浪在距堤约L/2处破碎后向堤冲击并沿堤面爬升,称为向堤波;波浪从堤面最高处回落与向堤波相遇并破碎,称为离堤波。堤前远破波的前半个周期的向堤波速度场大于后半个周期的离堤波速度场,且堤前波浪运动在一个波周期内的前半个周期和后半个周期完全不同。床面某点(L/4,3L/4)的速度在一个波浪周期内随时间呈向堤和离堤变化,向堤速度最大值大于离堤速度的最大值。利用堤前速度场的研究成果,进一步分析了远破波作用下堤前海床冲淤形成过程,完善了冲淤机理。     

Simulation of the nonlinear dynamic interactions between waves, a submerged breakwater and the seabed

This study employed direct numerical simulation to simulate the fully nonlinear interaction between the water waves, the submerged breakwater, and the seabed under differing wave conditions. In the numerical simulation, the laminar flow condition in the seabed was applied to evaluate the more exact fluid resistance acting on the porous media. Varying incident wave conditions were applied to the flow field resulting from the wave–structure–seabed interaction, and the variation in the pore water pressure beneath the submerged breakwater was investigated along the cross-section of the submerged breakwater. Structural safety and scouring were also considered on the basis of the numerical results for the flow field around the structure and the variation of the pore water pressure.     

近50年来杭州湾七姊八妹列岛海域海床演变分析

七姊八妹列岛海域位于杭州湾南部的灰鳖洋内,除了岛礁周围局部存有深沟外,其余地区海床平缓.为了探究该海域海床演变情况,在了解杭州湾来水来沙特征基础上,分析了七姊八妹列岛海域的水动力、悬沙和底质分布特征.不同时期海图的对比分析表明,该海域近岸水深较小,人类活动频繁,围涂筑堤工程较多,一直处于淤积状态,属淤涨型岸滩,而离岸较远的海域,泥沙难于落淤而随潮反复搬运,基本处于冲淤平衡状态.1962～2008年这46 a间,七姊八妹列岛海域总体呈现与岸线走向一致的淤积、冲刷间隔分布的冲淤带.平均淤积厚度约2.2 m,淤积幅度约5.0 cm/a,大多数地方平均冲刷厚度约2.4 m,冲刷幅度约5.0 cm/a.这些特点与当地的水动力条件和泥沙沉积特性相一致.     

舟山册子岛-镇海海底管道附近海床冲淤数值模拟研究

舟山册子岛-镇海段海底原油管道连续多年监测数据显示,局部海床冲刷较为严重,管道多处裸露、悬空,对工程安全构成威胁。基于Delft3D建立杭州湾口二维水流泥沙数学模型,并利用实测潮位、流速、流向及悬沙质量浓度资料对模型进行率定与验证,进而模拟分析近年来人为开发活动对海底管道附近海床冲淤变化的影响。分析结果表明,新泓口围垦工程和金塘大桥工程对管线镇海登陆段海床冲刷影响较大,金塘大桥桥墩阻水作用加剧了管线深槽边坡西半段海床的冲刷,另外管线深潭延伸东半段的海床冲刷与金塘大桥主通航孔密切相关。     

黄河水下三角洲沉积物输运及海底冲淤研究

根据黄河水下三角洲的特点,建立了一个垂直平均二维沉积物输运数学模型,结合潮流和沉积物资料,模拟研究了沉积物输运机制和海底冲淤演变过程。模拟结果表明,垂直河口射流的潮流决定了本区沉积物净输运的总体格局,风应力对悬浮泥沙和推移质泥沙运动也起到重要作用。潮流底应力和活动层厚度分布表明,黄河口门和埕岛油田附近海域是潮流底应力和活动层厚度高值区,为沉积物活跃区,海底稳定性弱,易于侵蚀再搬运。冲淤计算表明,埕岛油田附近海域为冲刷中心区;现在河口水下三角洲在断流时为冲刷区,正常行河时则转为淤积区。     

Numerical study on the interaction among a nonlinear wave,composite breakwater and sandy seabed

Most previous investigations related to composite breakwaters have focused on the wave forces acting on the structure itself from a hydrodynamic aspect. The foundational aspects of a composite breakwater under wave-induced cyclic loading are also important in studying the stability of a composite breakwater. In this study, numerical simulations were performed to investigate the wave-induced pore water pressure and flow changes inside the rubble mound of the composite breakwater and seabed foundation. The validity and applicability of the numerical model were demonstrated by comparing numerical results with existing experimental data. Moreover, the present model clearly has shown that the instantaneous directions of pore water flow motion inside the seabed induced by surface waves are in good agreement with the general wave-induced pore water flow inside the seabed. The model is further used to discuss the stability of a composite breakwater, i.e., the interaction among nonlinear waves, composite breakwater and seabed. Numerical results suggest that the stability of a composite breakwater is affected by not only downward shear flow generating on the seaward slope face of the rubble mound but, also, a high and dense pore water pressure gradient inside the rubble mound and seabed foundation.     

杭州湾北岸金山咀—龙泉港岸段近岸滩槽冲淤演变分析

以杭州湾北岸金山咀—龙泉港岸段边滩及海床为研究区域,利用1989—2014年实测及海图资料分析岸滩断面地形变化和岸段冲淤变化。结果表明:在该研究时段,岸段存在长期稳定的冲刷深槽;近岸海床的冲淤表现出“波动性”,5 m等深线(2014年)以浅区以淤积为主,5 m等深线以深冲淤更迭,1989年以来总体呈现冲刷态势。长江入海泥沙量变化为该岸段发生侵蚀/淤积的影响因子之一,台风大浪及海床侵蚀/淤积波的移动导致海床冲淤复杂化。     

波浪作用下堤前冲淤研究综述

总结了近年来国内外对波浪作用下堤前冲淤的研究状况,包括规则波和不规则波作用下堤前海床的冲淤形态、冲淤形态判别标准、冲淤机理等.针对该课题的研究现状,提出了需进一步研究的问题.     

上海洋山深水港区12年来海床冲淤变化分析

洋山深水港区海域是由大、小洋山两条岛链围成的喇叭口型的海域,是以落潮流为主、高含沙量、强潮流的潮汐水道,泥沙运动主要以悬沙为主。通道内潮流基本为东南-西北向往复流,潮流平均流速为1.0～1.5 m/s,最大流速可达2.0～2.5 m/s,平均含沙量在1.4 kg/m3。对上海洋山深水港区的水文地貌特性、海床冲淤演变以及冲淤变化原因等作了分析。结果认为,伴随着工程建设的进程,陆域边界不断地改变,海床的冲淤演变也随着不断地调整,逐步形成了目前"南淤北冲"的海床冲淤格局。洋山港竣工后三年又步入了稳定的调整期,冲淤变化幅度趋于逐年减小。