北部湾防城港东湾白骨壤潮滩近底层动力响应台风作用的耗散过程

揭示极端天气影响的红树林潮滩潮流能量耗散过程是理解生物海岸演变及滨海湿地生态修复工程的核心内容。以北部湾防城港东湾白骨壤红树林潮滩为例,基于声学多普勒流速仪（ADV）获取区域2020年8月连续6天的水动力和白骨壤红树林下垫面植被实测数据,分析白骨壤潮滩近底层动力响应台风“森拉克”的耗散过程。结果表明：1）正常天气涨、落潮期间,自光滩到白骨壤红树林林内近底层湍流动能变化具有潮汐不对称性特征。涨潮期间光滩—白骨壤红树林边缘、白骨壤红树林边缘—林内潮流挟沙能量分别通过泥沙沉降以及搬运泥沙两种方式沿程消耗,落潮期间潮流挟沙能量主要以泥沙净沉降的方式消耗。2）白骨壤通过其潮滩表层向上发育长约10 cm的呼吸根以降低湍流垂向紊动;红树林边缘的枝、叶通过影响水平方向上的水流动力,致使潮流挟沙能耗降低。3）与正常天气比较,台风“森拉克”期间东湾自光滩到白骨壤红树林林内近底层水体流速无明显变化,但流向偏转幅度明显变大。同时湍流动能的耗散率和用以搬运泥沙为主的潮流挟沙能耗亦均增大。     

茅尾海生态修复工程对冲淤影响的数值模拟研究

基于MIKE 21FM模型建立了茅尾海海域二维水动力模型,通过验证,结果与实测资料吻合良好。利用建立的水动力模型分别模拟出生态修复工程完成前后该海域的流场,并对比其变化情况。基于已建立的水动力模型,耦合泥沙输运模块建立茅尾海冲淤模型,分别模拟了生态修复工程前后茅尾海海域在波流共同作用下的泥沙输运情况。对比结果表明,工程的实施能够极大地避免岸滩冲刷,有效保护红树林。     

丰水期珠江口黏性泥沙输运的三维数值模拟

珠江口的黏性泥沙输运对区域海洋工程和河口海洋环境有着重要的影响。本文利用SELFE模型,针对珠江河口海域建立了一个采用非结构三角形网格的三维斜压水动力模型,可耦合模拟海流、潮流及风海流水动力环境,并在此基础上开发了包括底床模块的黏性泥沙输运模型。模拟结果与实测值验证较好,再现了丰水期珠江河口的泥沙输运特征以及最大浑浊带的变化和分布特点。研究表明,丰水期珠江口悬沙质量浓度西侧大于东侧,泥沙主要来自河口上游。河口浅滩上会形成最大浑浊带,最大质量浓度可达0.5 g/L。珠江口最大浑浊带的形成主要受潮动力、重力环流及泥沙再悬浮和沉积过程影响,其中泥沙再悬浮和沉积过程对中滩的最大浑浊带影响显著,而重力环流作用对西滩的最大浑浊带影响显著。     

互花米草对泉州湾盐沼表层沉积物输运的影响

海岸盐沼是海岸湿地系统的重要组成部分，具有很强的环境调节功能．互花米草（Spartina alterniflora）的引种对海岸盐沼的沉积动力产生很大影响．粒度分析结果表明，互花米草盐沼边缘与沉积物平均粒径为6．7φ的等值线分布一致．现场观测表明，互花米草对流速具有明显的阻滞作用，使得光滩流速明显大于互花米草内的流速；在互花米草滩内，随着离盐沼边缘距离、植被高度、植株直径的不同，涨落潮流速也表现出不同的变化趋势．粒径趋势分析结果显示，互花米草盐沼边缘的表层沉积物由光滩向盐沼内输运，潮水沟的存在对沉积物的输运格局具有显著影响．对比分析表明落潮后期的水动力条件控制着研究区内表层沉积物的净输运方向．     

南海西北部英罗湾红树林保护区光滩近期冲淤变化分析

红树林岸外光滩高程变化是红树林可持续性发展的重要环境因素。本文以南海西北部英罗湾为研究区,利用多时相多源遥感影像提取水边线,并结合迭代的FVCOM水动力模型模拟方法,建立了2008年和2015年两个时期红树林岸外光滩数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)。利用两个时期的反演结果进行空间叠置分析,结果表明:2008年至2015年,湾顶光滩大部分呈现稳定-淤积状态;位于海湾中部至口门的光滩,从上部到下部整体呈现从淤积-稳定-侵蚀的趋势,其中光滩中部局部出现沟壑状侵蚀,与大型潮沟的发育和摆动有关;而光滩上部冲淤的空间差异性,主要由于红树林林区扩张形态以及人类活动的干预。     

庙岛海峡周边海域表层沉积物再悬浮及悬浮泥沙输运机制

根据实测水文泥沙资料,利用悬浮泥沙沉降公式、泥沙起动流速公式、再悬浮通量与沉降通量公式以及通量机制分解方法,分析了庙岛海峡周边海域的悬浮泥沙时空分布和变化特征,计算了再悬浮通量、沉降通量、单宽悬浮泥沙输运量,探讨了表层沉积物再悬浮和悬浮泥沙运移特征及动力机制。结果表明,悬浮泥沙浓度周期变化与潮流流速周期变化具有较好的相关性,底层悬沙浓度变化对高流速的响应比较明显,表层悬沙浓度变化对低流速响应比较明显;悬浮泥沙单颗粒沉降现象不明显,除庙岛海峡外其他海域较适合悬浮泥沙絮凝沉降,并以中、底层絮凝沉降为主,且表现出自表层至底层絮凝沉降作用逐渐加强趋势;表层沉积物再悬浮对近岸浅水区、庙岛群岛周边海域水体悬浮泥沙浓度的影响显著于其他海域;悬浮泥沙输运整体以平流输运为主,垂向净环流为辅,庙岛海峡南侧向黄海输沙、北侧向渤海输沙,二者同时进行,悬浮泥沙净输运主要由水道向两侧浅滩。     

红树林对规则波作用下岸滩剖面变化影响实验研究

红树林广泛分布于我国南方沿海地区,可有效减小波浪对岸滩的破坏,研究其在规则波作用下对岸滩变化的影响具有重要意义。基于波浪水槽实验,采用PVC圆管模拟红树林,选取无黏性沙堆砌而成的1/10~1/20组合坡概化岸滩。实验结果表明,在规则波作用下,红树林的存在对岸滩剖面变化产生了较大影响;并分析了规则波波陡、植物分布密度和排列方式对岸滩剖面变化的影响。基于实验数据,建立了在实验条件下的岸滩冲刷坑尺度、淤积沙坝尺度、最大冲刷深度、最大淤积高度与规则波波陡、红树林的分布密度和排列方式之间的关系式,结果呈幂指数函数关系。揭示了岸滩剖面变化与规则波水动力特性、红树林、泥沙颗粒和岸滩坡度之间的联系。引入植物综合系数,预测给定规则波波陡和波长情况下的岸滩冲淤演变特征值,为海岸生物防护工程的建设提供科学依据。     

江苏吕四海岸沉积动力特征及侵蚀过程

海岸侵蚀与水动力之间有着密切的关系.基于现场调查和资料收集,探讨了吕四海岸地貌、水动力、泥沙运动以及沉积与动力之间的响应.研究结果表明,风浪和潮流是塑造吕四海岸的主要动力.风浪年内变化按向岸风频率可分为高频期(10 月至翌年 1月)、转频期(2 月、3 月和 9 月)和低频期(4～8月)三个时期.风浪高频期,潮滩冲蚀,物质粗化;低频期,潮滩淤积,物质细化;转频期,时冲时淤,动态稳定.潮流作用主要表现为输沙淤滩和侧蚀滩脚.在风浪高频期,滩脚同时受到风浪冲蚀和潮流侧蚀,向岸后退,使吕四岸段成为隐性侵蚀型海岸.岸滩塑造对沉积动力响应显著,东部处于滨岸环境,在潮流和风浪的作用下,沉积物由岸向海变粗;西部还受径流影响,处于滨岸-河口环境,物质由岸向海变细.在水动力要素中,风浪是导致岸滩侵蚀的主控动力,而潮流则是近岸泥沙进行滩槽滩槽交换和循环输运的输运动力.     

珠江黄茅海河口洪季侧向余环流与泥沙输移

2012年洪季对珠江黄茅海河口湾侧向动力结构与泥沙输移过程进行了系统观测,采用动量平衡和泥沙通量机制分解等方法,分析了河口流、温盐和泥沙侧向分布特征以及泥沙输移过程,探讨了侧向动量平衡与泥沙输移机制。洪季黄茅海河口存在明显的侧向流,西滩和北槽均形成表层向东、底层向西的两层侧向流,拦门沙滩顶呈现表、底层向西、中层向东的三层侧向流,而拦门沙前缘侧向流整体向西。河口湾纵向净泥沙通量表现为北槽向海、西滩向陆,拦门沙滩顶及其前缘均向海;侧向净泥沙通量表现为滩顶及其前缘均向西,西滩向东、北槽向西。这种侧向泥沙辐聚过程是高浓度悬沙聚集于滩槽界面的重要原因,向陆净通量是西滩回淤的重要原因。滩槽间侧向余环流动量平衡主要是侧向斜压梯度力、科氏力和侧向平流作用。欧拉平流输运在侧向泥沙输运中起主要作用,潮泵效应也起重要作用。     

红树林潮滩沉积动力研究进展与展望

红树林是全球极为重要的生态与环境资源, 在储存有机碳、增加滩面高程及防御海洋灾害等方面富有成效。然而, 因高强度人类活动与海面上升作用, 世界沿海红树林潮滩出现大规模损失。基于此, 本文从红树林消能及泥沙捕集、红树林潮滩生物地貌行为, 以及红树林潮滩对风暴潮与海面上升的响应三个方面, 对红树林潮滩沉积动力研究进行分析与回顾, 提出红树林潮滩沉积动力研究的关键问题应着重于红树林潮滩波流联合动力的衰减与潮滩动力、沉积、地貌及植被的耦合过程。此外, 针对全球沿海红树林生境的差异, 还应从区域尺度加强红树林潮滩沉积过程与驱动机制的研究。     

伶仃洋滩槽演变与水沙环境研究进展

珠江口伶仃洋是一个地貌独特、水沙条件复杂、具有重要航运功能的河口湾,其滩槽演变和水沙环境研究既有科学意义又有工程意义。在大量文献基础上,对珠江口伶仃洋滩槽演变与水动力泥沙环境的研究成果进行了归纳总结,包括伶仃洋的范围界定、成因、水下地形地貌特征及其成因、水域变化、滩槽演变及发展趋势、水动力泥沙运动特征及各种水沙现象、水动力泥沙环境模拟研究、治理与开发利用研究等,以期对伶仃洋滩槽演变、水沙环境及开发治理研究能起到一定的指导作用。     

基于自组织机制理论的滩角地形数值模拟

一般认为滩角是近岸带泥沙、水动力和地形耦合作用的产物,对近岸带特别是碎波带和冲流带的动力变化响应迅速,还可以反映海滩状态,但具体的成因一直得不到很好的解释.首先详细介绍了关于滩角成因的争论以及自组织机制理论,其中驻立边缘波假说和自组织机制假说是最为认同的两种滩角成因假说.基于WERNER(1993)提出的滩角形成的自组织机制假说,建立包含冲流动力、泥沙输运和地形演变的滩角形成和发育的元胞自动机模型.模型中修正了以前研究中的坡度参数表达式和水动力输入方式.经过200个冲流循环的数值模拟,原来平直的滩面上形成了明显的滩角形态,滩角间距约为5.5～6.0 m,520个循环周期后,滩角形态基本上达到稳定状态.对模拟过程进行分析,结果表明:(1)模拟得到的滩角形态比先前的研究结果更接近天然状态下的滩角;(2)随机的水质点冲流运动使海滩地形呈无规律变化,但通过动力、泥沙、地形之间的反馈过程逐渐形成了滩角地形;(3)滩角形成过程中,海滩基本上处于堆积过程中.开始堆积速度较快,当滩角形态达到准平衡状态时(大约300个循环后),海滩体积增速变慢,并逐渐地达到稳定状态,海滩体积变化呈现小的波动调整;(4)模拟得到的有效冲流距离(S)和滩角间距(λ),满足滩角自组织机制假说的基本关系.因此,可以认为滩角是在海滩泥沙、地形与波、流的自组织过程中形成的,是一种堆积地形.自组织理论为从不同的侧面认识和研究海岸带现象与过程提供一扇窗口,是一个值得研究的方向.     

潮致泥沙全沙净输运解析模式

泥沙运动作为水流和底床相互作用的纽带,是河流、河口及海岸工程研究的重要内容。在潮波作用明显的河口、海岸地区,周期性的动力作用下的泥沙运动具有往复和可逆的特征,因此研究这类水域的泥沙的净输运更具有实际的意义。基于泥沙输运和流速呈指数关系假设,建立潮流环境下的泥沙全沙净输运的解析解公式,并对该公式的计算结果和数值计算以及数学模型的结果进行了检验和验证,结果表明本研究提出的公式能较好地反应潮流环境下的泥沙净输运。由此,基于本公式采用潮流分潮调和常数可计算得到全沙净输运,并可以分析各分潮流及其相互作用与泥沙净输运的关系。研究结果显示,在受径流影响较大的半日潮河口,S2、MS4、M2三潮相互作用对全沙净输运的贡献显著高于通常的潮流不对称作用,即M2、M4的相互作用。此外,河口区域径流导致的余流对泥沙净输运的贡献不可忽略,特别是在洪季,大径流量条件下往往导致余流较大,其对泥沙净输运的贡献所占比例较大。     

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。     

崎岖列岛邻近海域的水文泥沙特征

崎岖列岛邻近海域具有良好的水深条件 ,为了开发和利用这一资源 ,于 1 996年冬季和1 997年夏季 ,对该海域进行了水文泥沙调查。分析结果表明 ,该海域的水动力条件取决于长江和钱塘江径流与潮流、波浪的力量对比 ;其泥沙的输运和沉积主要受制于长江口南下泥沙量的多少及水动力的强弱。从动力学的角度阐述了该区泥沙输运和沉积机制 ,得出流急、悬沙浓度高而落淤少是该地区的特点。     

风暴对滨海湿地潮沟水沙输运的影响——以长江口崇明东滩为例

为了探知风暴事件对滨海湿地潮沟水沙输运的影响,分别于平静天气和风暴天气("摩羯"和"温比亚"台风)条件下,在崇明东滩一典型潮沟进行了现场水沙数据观测。结果表明:台风期间近岸平均风速较平静天气增大3～4倍,有效波高增大7～15倍,盐沼前缘光滩和潮沟遭受强烈侵蚀,潮滩表层沉积物粗化1～2.1倍,水体悬沙浓度增大3～11倍,潮沟潮周期单宽泥沙输运通量增大4～33倍,单宽泥沙净输沙量增大8～17倍。风暴天气下,潮沟水沙输运呈现"大进大出"的特点,在盐沼潮滩内受盐沼植被消波、缓流和捕沙作用下,潮周期内单宽泥沙净通量指向盐沼潮滩,促进了盐沼滩内部泥沙的淤积。     

河口最大浑浊带形成的动力模式和数值试验

应用改进的ECOM模式,耦合泥沙输运模型,研究理想河口最大浑浊带形成的动力机制。河口最大浑浊带位于滞流点处,上下游余流均向该处输运泥沙,造成该处泥沙汇合,而由流场辐合产生的上升流又使该处的泥沙不易落淤。南岸(河口东向)的泥沙浓度比北岸高,最大浑浊带位于南岸,这是由于盐水入侵带来的高盐水位于北岸的底层,其斜压效应使底层的环流由北向南流动,把底层高浓度的泥沙向南岸平流,聚集于南岸底层。除上游河流泥沙来源外,强大的涨落潮流冲刷床面,使沉降于床面的泥沙再次悬浮,成为余流输运泥沙的来源之一。     

红树林下人工笼养中华乌塘鳢(Bostrychus sinensis)肌肉营养成分的分析与评价

红树林因其独特的生长环境,具有重要的生态、经济和社会意义。中华乌塘鳢(Bostrychus sinensis)是我国优良的养殖品种。为提高红树林的生态与经济效益,对红树林下中华乌塘鳢铁笼养殖技术进行研究探讨,并分析比较红树林下养殖鱼、光滩笼养鱼与野生鱼肌肉的营养成分。结果显示:以上各组鱼体的粗蛋白含量均较高(74.65%~83.08%),粗脂肪含量较低(0.89%~1.63%),其中红树林下养殖鱼的粗蛋白和粗脂肪含量分别高于光滩养殖鱼;各组实验鱼的氨基酸总量(71.72%~79.27%)、鲜味氨基酸总量(29.03%~30.92%)、必需氨基酸总量(27.47%~31.57%)、非必需氨基酸总量(44.25%~47.69%)均以野生鱼为最高,光滩投饵组最低,红树林下养殖组高于光滩养殖组;各组实验鱼肌肉必需氨基酸指数EAAI均较高(66.83~74.90),限制性氨基酸为缬氨酸、异亮氨酸和(蛋+胱)氨酸,支链氨基酸总量/芳香族氨基酸总量(F值)为2.17~2.22;红树林下养殖鱼肌肉中的n-3系列多不饱和脂肪酸含量和(EPA+DHA)含量均分别高于光滩养殖鱼,红树林下养殖的中华乌塘鳢肌肉脂肪酸组成比光滩养殖鱼具有更高的营养价值。     

南流江口洲滩景观过程研究

热带小河口洲滩景观格局对外部环境作用的影响极为敏感，是潮滩水沙、地貌及植被耦合作用的结果。本文将遥感技术和景观生态学方法相结合，探讨了北部湾南流江口洲滩的景观特征及时空变化过程。主要结果表明：2005-2019年南流江河口洲滩景观要素自陆向海呈现红树林（桐花树、秋茄）、茳芏及光滩格局，在此期间内的洲滩景观多样性指数低、景观破碎化指数高。红树林、茳芏与光滩景观类型优势度Do值大致相等。同时，红树林与茳芏的扩张导致其面积持续增加而光滩面积减少。红树林、茳芏与光滩三者相互竞争又相互促进，河口潮滩景观处于快速发育阶段。研究结果有助于对热带小河口洲滩植被演化格局的认识，为热带河口地区生态恢复与湿地管理提供理论支撑。     

东海混浊海域悬沙浓度的三维数值模拟及与观测的比较

借助ECOMSED模式进行了东海混浊水海域三维悬浮泥沙输运的数值模拟,其中水动力模拟中考虑了潮汐,海流（包括黑潮,长江径流等）及风场的作用,输运模型中考虑了粘性泥沙的絮凝、粘性和非粘性泥沙的再悬浮等过程。另外,在沉积输运模式中,增加了波浪的作用,使沉积输运模拟更完善,并与2006年8月份在长江口外海域获得的走航断面及定...