填海工程建设前后丹东港海域泥沙冲淤变化特征与成因分析

利用近年来水深地形数据和2010年全潮水文观测资料分析了丹东港海域在填海工程建设前后的冲淤变化特征,并阐述了冲淤变化的成因,以对该类型海域海洋工程的选址和海洋环境保护等提供科学依据。研究结果表明,研究区海底在工程建设前除靠近大东作业区的岬角处冲刷较大外,其他海域整体冲淤厚度小于0.2 m/a。工程建设后海底冲淤格局发生重新分布,主要表现在工程南侧普遍冲刷和东侧航道内及西南侧海域的淤积。利用刘家驹公式计算了工程建设前后的航道回淤强度,计算结果表明:工程后A点年均淤积厚度减小了0.09 m,B、C点年均淤积厚度分别增加了0.02、0.19 m。Mike21数值模拟结果显示,工程建设改变了原来的流场,造成研究区冲刷悬浮的泥沙在潮流的作用下重新搬运与沉积,同时波浪场也因工程的影响下蚀海底的能力增强。     

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。     

新鹤海湾的演变特征及水沙模拟分析

为准确把握新鹤海湾的演变特征和水动力条件,采用现场观测和GIS技术对其地形变化、冲淤分布和冲淤量进行探讨,并利用数值模拟分析波浪、潮流和泥沙共同作用对海湾演变的影响。结果表明:海湾演变对连续台风的响应不同,表现为先冲后淤,其中苏拉作用下的冲刷量为台风过境后全年的2倍左右;受东南季风的影响,春夏冲淤幅度较大,海湾冲淤分布为南冲北淤,波高分布不均与涨潮流入湾时的向北偏转是其主要原因;波流共同作用下的底床切应力约为潮流单独作用时的10倍,波浪是导致海湾冲刷的主要因素,常浪下底床切应力小于临界冲刷应力,泥沙不易起动,因此海湾冲刷主要是由极端天气时的大浪所导致的。     

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。     

黄河水下三角洲北部区域海底地形冲淤变化研究

为了明确黄河水下三角洲北部区域海洋动力对海底地形变化的影响,采用2009年黄河水下三角洲北部区域高精度水深地形资料,与2004年水深地形资料进行对比分析。同时,利用2009年对表层沉积物的粒度分析,结合该区域的水文潮流特征,对该海区悬移质泥砂引起的冲淤变化进行了预测。研究结果表明该区域经过多年的冲淤调整正逐渐达到冲淤平衡,形成稳定的粉砂淤泥质海岸,但在大风大浪引起的恶劣海洋作用下,本区仍然经历着缓慢的冲刷过程。埕北海域在CB151平台附近形成一个冲刷中心,冲刷深度超过1 m;孤东海堤外侧海域,自陆地向等深线12 m区域均发生轻微冲刷作用,尤其是海堤根部,由于波浪的累加作用,冲刷最为明显,最大冲刷深度可达1.5 m以上。     

连云港南部近岸带冲淤变化分析

选取连云港南部近岸带南北不同岸滩 4个典型断面的样品点进行主成分分析 ,得出研究区控制泥沙交换和冲淤变化的主要动力因素为潮流作用和潮流波浪混合作用。据此 ,尝试建立冲淤变化的协方差数学模型 ,经过对计算结果显著性分析和实证检验得出研究区域的冲淤趋势为“整体冲淤平衡 ,局部略有冲刷” ,从北到南 ,依次出现淤积平衡、冲淤平衡、冲刷平衡三种较为稳定的自然冲淤环境。     

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。     

连云港南部近岸冲淤变化分析

选取连云港南部近岸带南北不同岸滩4个典型断面的样品点进行主成分分析，得出研究区控制泥沙交换和冲淤变化的主要动力因素为潮流作用和潮流波浪混合作用，据此，尝试建立冲淤变化的协方差数学模型，经过对计算结果显著性分析和实证检验得出研究区域的冲淤趋势为、整体冲淤平衡，局部略有冲刷”，从北到南，依次出现淤积平衡，冲淤平衡，冲刷平衡三种较为稳定的自然冲淤环境。     

广东湛江外罗海域水沙环境及岸滩演变

依据不同时期地形资料,对广东湛江外罗海域海床的岸滩冲淤变化进行了分析,并结合水文泥沙资料探讨了冲淤变化原因和发展趋势,结果显示:1多年来整个研究海域地形有冲有淤,总体上冲刷范围大于淤积范围;2从2个时期(40年长期和6年短期)该海域冲刷来看,在自然状态下,经过长期的冲刷和恢复作用,研究海域最大冲刷深度应该在5.0m左右;3强风和台风引起的波浪对海岸和海底侵蚀、堆积影响很大,是地形塑造的主要因素,正常天气下的风浪流起到一个地形恢复的作用,但往往难以恢复到原来的状态,造成一定的冲刷和堆积;4在现有动力泥沙环境没有大的变化的情况下,这种中长期尺度的最大冲刷趋势仍将延续该发展趋势。     

瓯江口外潮汐通道区滩槽冲淤演变分析及其调整机制的探讨

基于瓯江口外潮汐通道区的历史水深地形资料,利用地理信息系统技术,建立不同年份的数字高程模型(DEM),利用DEM进行数字化冲淤定量计算,分析特征地貌冲淤演变过程,并结合水文泥沙条件,对其演变和调整机制进行了初步探讨。结果表明:(1)1933—2005年的72 a间,瓯江口外潮汐通道区底床总体表现为微量冲刷,平均冲刷厚度为27 cm,冲刷速率为0.375 cm/a。(2)特征地貌单元经历了较大幅度的冲淤演变和形态调整,深槽处于较稳定的冲刷拓展过程;温州浅滩持续淤积,近年来人类活动的影响加快其淤积;中沙浅滩和重山沙嘴受冲刷移动最终合二为一。(3)在自然的潮流动力作用下,浅滩与深槽之间进行泥沙交换运移,是研究区滩槽冲淤演变的主要调整机制。     

防波堤建设对海底泥沙冲淤环境影响研究

以烟台八角海域为例,分别采用数值模拟计算与实测值对比两种方式分析评价防波堤建设对海底冲淤变化的影响。研究结果表明,防波堤建设导致研究区海底沉积物由原来的平衡状态转变为"浅水冲深水淤"的态势,冲刷及淤积速率均为0~0.06m/a。除构筑物附近等边界区域外,模型计算结果与实测泥沙运移趋势基本一致。     

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。     

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.     

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.     

Standing wave induced pore pressures in a porous seabed

Incident waves reflecting normally from a breakwater produce standing waves; they are more conducive in terms of scouring of the seabed than the action of progressive waves. Employing Biot's theory of consolidation, the pore pressure response within a porous seabed induced by the standing wave is analytically presented. Experiments for the response are also conducted in a wave flume. Unlike the progressive wave, the variation of standing-wave induced soil response is temporal and spatial. The theories compare well with the experiments.     

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。     

Sea-floor scour at the mouth of Hudson Strait by deep-keeled icebergs from the Laurentide Ice Sheet

Physical evidence on the dimensions of icebergs released from the mouth of Hudson Strait into the northwest Atlantic during the last Heinrich event (H-0) is presented. Side-scan sonar imagery shows scour marks up to 700 m wide and longer than 28 km. These scour marks were carved by gigantic icebergs (megabergs) with keel drafts possibly as great as 660 m capable of scouring trenches 20 to 25 m deep into the seabed. These icebergs were likely calved from the grounding margin of a thick (possibly as thick as 640 m) rapidly-flowing glacial margin during the H-0 Heinrich event (11 ka BP). Along with the relatively few megabergs released were large numbers of smaller icebergs that calved from the ice margin at the same time and were also produced from break-up of the megabergs. Scouring of the seabed by the large and smaller icebergs happened at the same time, with megabergs scouring only in the deep waters of Hatton Basin, and the smaller bergs scouring only on the eastern, shallow margin of the Basin at the continental shelf break.     

金塘水道冲淤变化分析

利用1935年、1962年、1987年和2004年4个典型年份的水深地形资料,通过建立这些年份金塘水道的数字高程模型,定量计算了不同时段海床平面冲淤和特征等深线位移的变化,并结合实测水文泥沙资料和南北两岸的水利水运工程布局,初步分析了冲淤变化的原因。结果表明,在1935—2004年的69年中,金塘水道的海床平面整体上以轻微冲刷为主,冲刷速率为2.3 em/a,而潮滩则表现为不断淤涨;水道冲淤在不同时段存在一定的差异,呈现由冲刷转向淤积的调整趋势,这种趋势可认为人为因素的作用大于自然环境因素的作用。     

波浪诱发松散海床渐进式液化的数值分析

近海区域广泛分布着第四纪新沉积的松散海洋土,波浪荷载作用下松散海床会发生液化进而对近海结构物的稳定性存在巨大威胁。本文采用中国科学院流体-结构-海床相互作用数值计算模型FSSI-CAS 2D,选用Pastor-Zienkiewicz-Mark Ⅲ（PZⅢ）弹塑性本构研究了波浪诱发的松散海床液化问题。分析了波浪荷载引起的松散海床内超孔隙水压力、有效应力以及应力角的时程变化特性,并预测了松散海床的渐进液化过程。计算结果表明,波浪荷载作用下松散海床内残余孔压会累积增长,海床表面最先发生液化,然后逐渐向下发展至液化最大深度。同时指出海床内超孔隙水压力的竖向分布特征和应力角的变化时程均可以作为判断海床液化的间接参数。最后,通过应力状态分析,讨论了海床渐进式液化的发展过程和趋势。