日照豪迈码头港池布局对泥沙输移影响研究

港池的布局会改变其周边海域水动力条件及其泥沙冲淤状况,为了进一步了解其影响程度,本文以山东日照豪迈重工临港厂区运输码头的改造工程为研究对象,利用平面二维数值模型MIKE21/3 Integrated Models,建立了潮流和波浪耦合作用下的泥沙输移数值模型,对该工程附近海域进行了波浪、潮流和泥沙输移的数值模拟。同时采用实测数据对数值模型进行了验证,数值模拟结果与实测资料拟合较好,表明MIKE21能有效地模拟运输码头及其周围海域潮流的变化过程。以日照豪迈重工临港厂区运输码头为依托,基于数值模拟结果,分析不同改造方案下的水动力条件和泥沙冲淤状况。结果表明:港池布局对水动力条件影响甚微,对地形地貌冲淤影响较大;模拟结果确定港池南向开口为最佳改造方案,为工程的规划和设计提供科学依据。     

潮流作用下洋山港水域悬沙和底沙的交换

通过对泥沙起动流速、淤积流速和不淤流速的计算,划定了悬沙和底沙交换的各个时段,提出了冲刷悬沙浓度、淤积悬沙浓度和不淤悬沙浓度的概念及其计算方法;继而导出了潮流作用下悬沙和底沙在交换层面上单位面积的日交换量计算式,并用于洋山港水域的冲淤计算。结果表明:自然状况下洋山港水域北部年淤积量为37.5 kg/m2,淤高了1.77 cm/a,属微淤;中部年冲刷量为10.0 kg/m2左右,刷深不超过0.52 cm/a,可认为冲淤平衡;南部年冲刷量为55.5 kg/m2,刷深了2.60 cm/a,属微冲。这一结果与该水域海床的自然冲淤状况相吻合。     

珠江三角洲河道近期冲淤特征初步分析

近20多年,在人为因素影响下,珠江三角洲网河区和口门区的水沙分配发生了 重大变化．水沙东输,加速了伶仃洋的淤积,其年均淤积量、水域缩减面积、滩涂的年 均增长率,分别为磨刀门的2．4倍、1．7倍、6.4倍．网河区河道由淤转冲,过水断面面 积扩大13．9％～31．9％;冲刷速率12～21cm／a．     

渤海湾连片开发对湾内水沙通量的影响研究

渤海湾内海岸的连续开发导致岸线 、海床发生较大变化, 同时影响着湾内的水沙通量。根据不同时期的遥感影像、 实测地形和水文泥沙资料, 统计分析了渤海湾岸线 、面积和海床冲淤变化, 构建了渤海潮流泥沙数学模型, 模拟了 1984 年、 2006 年和 2015 年三个时期的水沙分布, 探究了海岸连续开发对水沙分布和通量引起的累积效应。结果表明： 渤海湾岸线和 海湾面积变化主要发生于 2005 年后, 与 1984 年相比, 2020 年的岸线长度增长超过 185%,海湾面积减少近 19%;曹妃甸港 区南侧海域冲刷基本在 2 m 等深线以内, 而近岸和港池水域基本呈现淤积状态, 淤积幅度在 2 m 以内; 海湾的连续开发利用 使得湾内分潮波振幅增大 、传播速度减缓, 近岸海域的余流变化较为明显,南部较北部海域更甚;西北湾顶 0.2 kg/m3 悬沙 分布区域不断缩小, 西南近岸 0. 15 kg/m3 悬沙分布区域向中部海域推进; 悬沙通量变化与潮流通量并不完全一致, 呈外海增 加、近岸整体降低的变化特征, 湾内向外海输移泥沙的能力减弱。     

养马岛连陆海堤对沉积动力环境的影响

运用水动力和泥沙输运数学模型模拟了养马岛连陆海堤拆除前后的水动力变化以及海底冲淤演变状况。通过对连陆海堤拆除前和后的流场比较,可知连陆海堤拆除后养马岛南部海域流速加大,可达20 cm/a,水流畅通,水体交换能力获得明显的改善;海底蚀淤模拟结果表明,养马岛南部海域淤积情况明显减弱,最大淤积速率仅为1 cm/a,东南侧海域发生侵蚀,最大侵蚀速率为5 cm/a,东侧海域发生普遍淤积,淤积速率在1~5 cm/a之间。连陆海堤拆除后养马岛南部海域海洋环境会得到明显改善。     

厦门港深水航道整治工程潮流模型试验和泥沙回淤分析

对厦门港深水航道潮汐水流试验研究和泥沙回淤分析研究结果表明 ,58km长深水航道范围内泥沙总回淤量为 2 80× 1 0 4 m3 a,其中海沧进港航道的墓前礁浅段和猴屿南的嵩鼓水道仍然是回淤率较大的区段 .此外 ,海沧港区的西端由于码头突出原岸线 70 0多米 ,落潮流被挑离码头 ,形成大尺度回流 ,不仅增加了回淤量 ,对船舶靠泊也不利 .对强波浪条件下泥沙集中淤积问题的研究计算结果表明 ,一次大风浪可能造成的回淤率并不大 ,外航道范围内一次大风浪过程 ( 2d)的回淤率不大于 9.0cm d ,内航道不大于 5.0cm d ,港内不大于 2 .5cm d .     

闽江河口潮滩季节性冲淤变化格局及其控制机制

潮滩是潮汐作用下形成的细颗粒沉积物堆积体，在世界范围内分布广泛，在碳汇和海岸防护中发挥着十分重要的作用。随着河流输沙的减少，河口潮滩冲淤格局发生了变化，直接影响了潮滩功能发挥，亟需开展河口潮滩短周期的冲淤变化过程研究，为评估潮滩功能提供科学依据。根据在福建闽江口琅岐岛潮滩开展的不同季节沉积动力要素（水深、流速、波浪、悬沙浓度）和现场冲淤观测及表层沉积物的粒度分析结果，琅岐岛潮滩表层沉积物在夏季主要以粉砂和黏土组成的细颗粒沉积物为主，冬季则主要以砂和粉砂组成的粗颗粒沉积物为主；潮间带上部的互花米草盐沼总体以持续淤积为主，潮间带中部和下部表现出周期性的冲淤特征，总体以夏季淤积、冬季侵蚀为总特征，并且潮间带中部的冲淤变化幅度较潮间带下部大；冬季潮流流速、波浪作用及悬沙浓度均大于夏季，冬季潮周期内近底部悬沙以净向海输运为主，而夏季则以净向岸输运为主。综上所述，闽江口潮滩冲淤变化主要受动力过程控制，冬季波浪作用导致表层沉积物发生再悬浮，并被较强的潮流净向海输运，导致滩面发生侵蚀；夏季，波浪作用较弱，水体中的悬沙易发生沉降，较弱的潮流将泥沙净向岸输运，导致潮间带发生淤积。     

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。     

舟山岛马岙岸段海岸演变与水下岸坡冲淤动态

利用不同年份的水深地形资料进行冲淤计算,结合实测水文泥沙、现场岸滩沉积地貌观察、新老海堤分布位置及以往浅地层探测和考古等资料综合分析发现,岸滩地貌形态从大约距今7 000 a前的一个古基岩港湾经受细颗粒泥沙长期不断地充填、淤积转化为近乎平直的岸段.在自然和人类活动的共同作用下,近370 a来海岸线以5.3 m/a的速度向海推移,潮滩以0.25 cm/a的速率沉积.近40余年来水下岸坡平均冲淤速率为-3.8~2.4 cm/a,横向冲淤调整有类似砂质海岸剖面塑造的特性,泥沙经受了在横向剖面"上部微淤、下部微冲"和纵向总体"东侧微冲、中西部微淤"的交替重复调整过程,目前朝着"上部微淤、下部微冲"的均衡剖面调整方向发展.     

半封闭港池取水前后泥沙回淤预测研究

运用泥沙冲淤的二维数值模拟和半理论半经验公式,分别计算取水前后半封闭港池泥沙回淤分布和回淤量的变化。数值模拟计算得出取水前港池泥沙回淤分布较均匀,取水后港池各部区域随其水流流态而有不同的回淤率;经验公式计算表明取水后港池回淤率增加6 mm/a,取水回淤贡献率为14%。     

长江口横沙东滩外侧建设人工岛的自然条件分析

利用2001-2008年的海图资料和2011-2012年枯季现场水文调查数据,分析长江口横沙东滩外侧海域的河势、水动力条件及泥沙含量的潮周期过程,讨论在此建设人工岛的自然条件。结果表明,横沙东滩外侧海域,2001-2008年间冲淤有变化,由滩向海的断面显示上部淤积,下部侵蚀,冲淤转换面在-7~-10m之间,-10~-20m海域整体呈现微冲趋势,但侵蚀速率减缓,河势趋于稳定。横沙东滩受北槽深水航道北导堤影响,向东南方向淤进。定点船测潮流表现出旋转流性质,枯季大潮最大流速不超过188cm/s,小潮最大流速小于134cm/s;北港口外的定点余流显示向口内输运,北槽口外则是向海输运。两测站数据显示枯季大小潮垂线平均含沙量处于0.061~0.116kg/m3之间,水体泥沙含量整体处在较低水平。从自然条件上来说,不考虑风浪影响情况,研究区域内河势渐趋稳定,水深条件良好,水动力条件适宜,水体含沙量较低,在该区域内建设人工岛具有可行性。     

刘公岛海域潮流泥沙数值模拟研究

本文以刘公岛旅游码头扩建工程为例,探索平面二维数值模式MIKE21FM在海洋工程环境影响评价工作中的应用。在MIKE21FM的基础上,建立了刘公岛周围海域潮流场数值模型和泥沙输移数值模型,分析和预测刘公岛旅游码头工程建设前后周边海域的水动力条件和泥沙冲淤状况。数值模拟的潮位、潮流流速和流向与实测资料吻合较好,表明MIKE21FM能精确有效地模拟刘公岛及其周围海域潮流运动过程和特征。对工程建设前后数值模拟结果比较分析,表明工程建成后对周边海域的水动力特征和地形地貌环境影响甚微,为该工程的设计和规划提供技术依据。模拟结果表明,MIKE21FM模式能够模拟实际工程中的复杂流动,可以在海洋工程环境影响评价中推广应用。     

温州大门跨海大桥及大、小门岛填海工程实施后流场及冲淤变化的数值研究

于2006年9—10月、2007年4—5月和2007年8—9月对拟建的温州大门跨海大桥及大、小门岛填海工程区的邻近水域进行了3次水文全潮观测,以此实测数据为基础,建立了该区域的水动力数学模型,采用泥沙冲淤变化的半经验半理论公式,对温州大门跨海大桥及大、小门岛填海工程实施后整个工程区水域的大面泥沙冲淤进行了研究,并估算了冲淤幅度。以拟建的温州大门跨海大桥为例进行了分析,水动力数学模型采用DELFT 3D模型和浅水动力N-S方程计算,并应用正交曲线坐标离散技术ADI法求解;采用"改变海底摩擦系数"和"减小过水断面"的方法模拟辅助桥墩的阻水作用,采用"干点"模拟主桥墩的阻水作用。研究结果表明:拟建的温州大门跨海大桥建成后,在全潮时段,该大桥桥位附近的潮位变化范围应为3.0~5.0 cm;该大桥及大、小门岛围堤工程实施5~6 a后,冲淤可达到新的平衡状况,其中,大桥西段浅滩冲淤基本没有受到影响,大桥东段冲刷2.0~3.5 m,大桥主桥孔位置冲刷1.5~2.7 m;该大桥主桥墩上、下游将形成狭长的淤积带。     

舟山岱山水道西部海床冲淤演变分析

根据1979,1996和2009年3个时期水深地形数据,利用GIS软件分析了岱山水道西部潮滩、水下岸坡和深槽区2个时段的冲淤变化。结果显示:1979-1996年的17 a间,研究区大部分区域冲淤幅度-般在±1 m以内,只有深槽局部区域冲刷大于2 m;1996-2009年的13 a间,潮滩区冲淤变化与1979-1996年间类似,有±1 m冲淤变化,而水下岸坡和深槽区的冲刷幅度明显加大,水下岸坡平均冲刷幅度达2 m,深槽区平均冲刷幅度达3 m。据分析, 1996年以后,水下岸坡和深槽区冲刷幅度明显加大的主要原因有两个:-是岱山水道水流流速较快,粘土质的底质容易遭受冲刷;另-个是在潮滩区至水下岸坡间建设了码头和栈桥,浅水区水流部分受阻,导致深水区域流速加大,从而加剧了水下岸坡和深槽区域的冲刷幅度。     

黄河口二维潮波泥沙有限元数学模型及应用(Ⅰ)——模型及其验证

分析了建立黄河河口泥沙有限元模型的必要性,并结合黄河河口实际情况,建立了黄河河口二维潮流和泥沙数学模型。从数学模型模拟计算得到的潮位、流速和冲淤验证结果可以看出,由模型模拟的潮汐和潮流的等海洋动力特性以及泥沙冲淤和海底变形都与实测资料一致,表明建立的河口泥沙二维有限元数学模型可进行黄河河口的潮汐、潮流和泥沙运动及海底冲淤演变的模拟与预测。     

黄河口二维潮波泥沙有限元数学模型及应用(工)--模型及其验证

分析了建立黄河河口泥沙有限元模型的必要性,并结合黄河河口实际情况,建立了黄河河口二维潮流和泥沙数学模型。从数学模型模拟计算得到的潮位、流速和冲淤验证结果可以看出,由模型模拟的潮汐和潮流的等海洋动力特性以及泥沙冲淤和海底变形都与实测资料一致,表明建立的河口泥沙二维有限元数学模型可进行黄河河口的潮汐、潮流和泥沙运动及海底冲淤演变的模拟与预测。     

基于MIKE21的江苏如东海上风电场泥沙冲淤数值模拟

为研究江苏如东海上风电场工程建设造成的泥沙冲淤状况,建立了工程前苏北沿海及其外海水动力及泥沙输运网格模型。在潮位、潮流与泥沙含量验证准确的前提下,将风电场区域内75台风机划分为12个风机群,每一个风机群以桥墩构筑物的形式添加进MIKE21网格模型中,进行工程后泥沙冲淤数值模拟。研究表明,苏北沿海及其外海水动力场与泥沙输运特征基本符合实际情况。对比工程建设前后泥沙冲淤变化可知,工程海域的年冲淤变化整体呈现淤积趋势,强度在0.88 m/a～1.66 m/a左右;桩基迎水面及其后方主要呈现淤积趋势,两侧呈现冲刷趋势。35 Kv海底电缆线区域附近有一定程度的床面冲刷,需要对该海域进行工程运营后的监测。     

青草沙水库工程对附近水域河床冲淤的影响

青草沙水库是长江河口的一个重大工程,显著改变了北港上段的河势。河势的变化会引起流场和泥沙质量浓度的变化,进而影响河床的冲淤。本文应用三维水动力和泥沙数值模式,计算和分析了青草沙水库工程对附近水域流场、泥沙质量浓度和冲淤的影响。青草沙水库工程建设后,北港河道束窄,导致水库北侧河道主槽流速和泥沙质量浓度增加。水库工程使得进入北港的径流量和纳潮量减少,导致青草沙水库以东、北港下段和拦门沙区域流速和泥沙质量浓度下降。应用半理论半经验河床冲淤公式和模式计算的工程前后流速、泥沙质量浓度和水位数据,给出了由水库工程造成的河床冲淤变化分布。在水库以北北港水域发生普遍冲刷,冲刷强度最大可达2~3 m,冲淤分布和量值与工程前后实测水深变化吻合良好。数值模式较好地模拟了青草沙水库工程对附近水域冲淤分布的影响和变化量值。     

长江河口南汇潮滩泥沙输移规律探讨

南汇潮滩位于长江口与杭州湾落潮合流和涨潮分流的缓流区,滩面宽阔,滩坡平缓,平面形态呈犁头型.潮滩两侧潮位有显著差别,导致潮滩泥沙纵向输移.不同滩面高程水沙条件各异,潮间带涨潮流速、含沙量均大于落潮,呈涨潮流优势,净输沙向陆,大量泥沙在浅滩上落淤.深水区呈落潮流优势,净输沙向海.浅滩与附近深水部分存在二组平面输沙环流系统,导致滩槽之间、长江口和杭州湾之间的泥沙交换.向岸大风浪掀沙明显,引起滩面增长,横断面形成垂向输沙环流系统,加速潮滩的塑造过程.     

潮流泥沙数学模型在青岛港挡沙堤工程的应用

考虑波浪辐射应力对潮流场和泥沙运动的影响,建立了青岛港前湾三期码头前沿挡沙堤工程二维潮流泥沙数学模型。在采用实测资料验证的基础上,运用模型对本海域在无挡沙堤及不同挡沙堤长的各种方案的流场变化和泥沙回淤情况进行计算研究。结果表明,无挡沙堤时,由于三期工程的建设缩窄了河口至海区的断面面积,断面西侧的浅水区水流速度增大,容易掀起泥沙输移至断面东侧开挖后的深水区,使泥沙在码头前港池中落淤,码头前沿最大淤积强度约为0.818 m/day;而建设挡沙堤后将显著减小码头前沿的泥沙淤积。经过比较,从挡沙堤附近流场与港池航道回淤情况的角度考虑,认为方案二对码头前沿拦沙的效果较好。