近50 a来杭州湾冲淤变化规律与机制研究

使用杭州湾1959-2010年的水下地形图, 结合过去数十年来长江入海水沙量和钱塘江河口段冲淤变化状况, 分析了近50 a来杭州湾在长江入海泥沙量锐减和治江围涂等人类活动作用下的冲淤变化规律及其物理机理。结果表明, 乍浦以上区域近50 a来处于较显著的淤积状态, 且有自上向下发展的趋势, 这种淤积主要是由于钱塘江河口治江缩窄工程所引起的;湾内地形发生了局部调整, 部分小型潮流槽脊系统趋于消亡, 地形趋于平坦化, 湾口北部2003年以后有转淤为冲的趋势, 这与长江入海泥沙量锐减和该区域围垦工程等因素有关;1959-2003和2003-2010年两个时段, 湾内泥沙淤积的年平均值分别为0.91×108和1.66×108 m3。对于整个钱塘江河口系统而言, 即自杭州湾湾口至钱塘江河口段的闸口断面, 长江入海泥沙量减少所产生的影响尚不明显, 2003年以后泥沙淤积速率甚至有所上升。杭州湾近50 a的冲淤变化是人为强烈干预下的大流域-河口系统响应与中小流域-河口系统响应的调整结果。     

徒骇河感潮河段冲淤变化的数值模拟

研究天然河流,特别是感潮河口段河流的泥沙冲淤问题时,由于其复杂性和多变性,使得数学模型成为一种重要研究手段。本文采用天然冲积河道中缓变非恒定一维水流泥沙方程组建立了研究徒骇河感潮河段泥沙冲淤变化的数学模型。数值模拟时对河道进行了梯形断面概化。通过过河道子测站的实测资料对数值计算结果进行验证,二者吻合较好,在此基础上对徒骇河上游坝上处建闸后该河段在各级径流量影响下的冲淤变化趋势作出了模拟。     

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。     

引水对钱塘江河口段河床淤积的影响

利用钱塘江河口段丰富的水文、泥沙、地形资料,在分析和研究这些资料的基础上,根据闸口—盐官沿程河床形态及冲淤变化特征,将该沿程分成4个河段,分别建立了多年平均高潮位下的河床冲淤量与两次测图间的月平均流量、前期沙坎高程以及多年平均高水位下的河床容积与上游河段同次测图多年平均高水位下的容积、前期平均径流量、两次测图间的月平均潮差之间的经验关系式。经方差分析,经验关系式显著性水平均在0.01以上,回归方程计算值与实测值拟合程度良好,经验式精度较高,可以用于估算和预测。应用这些关系式,预测了由跨流域引水而造成的河口段河床淤积面貌,为进一步预测潮位抬高、河道纳污能力降低等提供依据。     

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。     

清水沟流路河口河道主槽冲淤调整及其对水沙条件的响应

通过分析黄河口利津水文站1950—2006年水文、泥沙资料和1976—2006年利津至清7河段固定断面资料,结果表明:清水沟流路行水以来,进入河口区水沙通量总体偏低,来水来沙更集中于汛期,尤以泥沙量为甚,水沙搭配也较以前畸高;河口河道主槽淤积明显,且绝大部分淤积在CS7-清7河段,全河口段共淤积泥沙量为3.15亿m3,其中汛期淤积1.12亿m3,非汛期淤积2.03亿m3;河口河道主槽冲淤过程可分为4个阶段,即汛期强烈淤积、非汛期适度调整(1976—1979年),汛期强烈冲刷、非汛期强烈淤积(1981—1985年),汛期与非汛期持续淤积(1986—1996年),以及汛期冲刷、非汛期淤积(1996—2006年),并有2年期的"记忆"效应;河口河道主槽冲淤量与径流量、输沙量和来沙系数存在部分线性或秩相关,但来水来沙数量和水沙搭配参数并非为影响主槽冲淤的主要决定性因素,水沙过程、河床边界条件和人类活动干预等因素在主槽冲淤变化过程中起着更为重要的作用。     

长江口南汇边滩冲淤变化规律与机制

根据1842—2004年海图资料分析发现,南汇边滩存在近百年尺度的强烈冲刷—淤积旋回。长江主泓走南港或北港是造成冲刷期"北滩、东滩淤积,南滩、过渡带冲刷"或淤积期冲淤态势反相的主要原因;冲刷期内风暴强度和频数明显多于淤积期,造成冲刷期滩面叠置记忆的是暴风浪成因的"高滩冲刷、低滩淤积"的冲淤态势,而淤积期保存的是弱风浪成因的"高滩淤积、低滩冲刷"叠置增强的剖面特征。尽管三角洲整体冲淤态势的转变主要受流域来沙量的控制,但不同岸段受河口河势分水分沙作用、潮流和波浪等共同作用,明显存在此冲彼淤、冲淤动态调整等特征。已有的入海泥沙含量阈值研究以点代面或以局部代整体,这是造成阈值估算偏高的主要原因。2003年三峡水库开始蓄水后平均年输沙量154 Mt/a已低于低阈值184 Mt/a,但三角洲尚未如预测那样发生由净淤积向净侵蚀的转变。已有的河口水文观察资料显示,水体含沙量也未发生明显下降,这可能是潮控型三角洲潮流对泥沙在河口的再分配起主导作用,并可能由此延长三角洲冲淤转变对入海泥沙量减少的滞后。今后需进一步加强潮控型河口复杂过程的综合研究,提高对泥沙含量阈值估算和应对可能面临的海岸侵蚀及其相关的环境地质灾害的能力。     

长江口南汇边滩冲淤变化规律与机制

根据1842—2004年海图资料分析发现,南汇边滩存在近百年尺度的强烈冲刷—淤积旋回。长江主泓走南港或北港是造成冲刷期"北滩、东滩淤积,南滩、过渡带冲刷"或淤积期冲淤态势反相的主要原因;冲刷期内风暴强度和频数明显多于淤积期,造成冲刷期滩面叠置记忆的是暴风浪成因的"高滩冲刷、低滩淤积"的冲淤态势,而淤积期保存的是弱风浪成因的"高滩淤积、低滩冲刷"叠置增强的剖面特征。尽管三角洲整体冲淤态势的转变主要受流域来沙量的控制,但不同岸段受河口河势分水分沙作用、潮流和波浪等共同作用,明显存在此冲彼淤、冲淤动态调整等特征。已有的入海泥沙含量阈值研究以点代面或以局部代整体,这是造成阈值估算偏高的主要原因。2003年三峡水库开始蓄水后平均年输沙量154 Mt/a已低于低阈值184 Mt/a,但三角洲尚未如预测那样发生由净淤积向净侵蚀的转变。已有的河口水文观察资料显示,水体含沙量也未发生明显下降,这可能是潮控型三角洲潮流对泥沙在河口的再分配起主导作用,并可能由此延长三角洲冲淤转变对入海泥沙量减少的滞后。今后需进一步加强潮控型河口复杂过程的综合研究,提高对泥沙含量阈值估算和应对可能面临的海岸侵蚀及其相关的环境地质灾害的能力。     

黄河三角洲的变迁与黄河口油港港址的选择

根据黄河三角洲历年实测的深度,归化至同一的投影,比例和深度基准面,计算深度变化,看到:黄河三角洲有冲有淤,黄河行水河口淤,停水故道冲,以淤为主;一般淤进0.2公里/年.黄河河口流路是决定油港港址的关键,尽管有河口流路安排这个不定因素.根据无潮点流速大,有利于泥沙输送;近代黄河泥沙已把五号桩凸出于渤海;五号桩外水深,且处油田高产区,油港以五号桩为理想位置。在黄河水土保持和下游泥沙输往陆地还未收到显著效果的情况下,油港需予留适量的距离作为备淤区。若挖泥维持航道的经济效果可行,也可缩短港区与海岸的距离.     

长江口南支河床容积对来沙量减少的响应规律研究

近年来,长江中下游来沙量持续性减小,其对河床冲刷的效应已逐渐在长江口显现。然而,长江口河床容积的变化特征缺少定量研究,与来沙量减小的时空响应规律不明确。通过分析长江大通站、徐六泾站的泥沙资料,并统计不同高程下的河床容积随时间变化特征,建立不同区段、不同高程河床容积与上游不同时段平均来沙量的关系。结果表明,大通站2003—2020年的年输沙量较三峡工程建成前有大幅减少,其对徐六泾站的当年洪季含沙量有着直接且显著的影响。长江口南支0 m以下河床处于冲刷态势,2003年后河床冲刷速率有明显增加,其中-10 m以下深槽部分的冲刷量贡献最大。南支主要落潮通道河床容积与前1年大通平均来沙量具有显著的相关性,因此来沙量减小主要引起长江口落潮通道河床容积增加,其效应具有约1 a的滞后性。     

黄河口滨海区冲淤演变与潮流不对称

涨落潮不对称是河口滨海区流场的重要特征,在泥沙输运和地貌演变过程中扮演着重要的角色。本文基于实测水深地形、沉积物粒度、水文泥沙观测等资料,分析了黄河口滨海区的冲淤变化、泥沙输运和沉积物特征。同时,本文利用Delft 3D模型模拟了黄河口滨海区的流场,并计算了不同条件下涨落潮流速的不对称分布,结合上述分析,探讨了黄河口滨海区冲淤演变的动力机制。结果表明:现行黄河口至莱州湾滨海区相间分布多个淤积和侵蚀中心;黄河口滨海区存在显著的涨落潮流速不对称现象,现行河口外为涨潮优势流分布区,并呈舌状向南部莱州湾方向伸展,而近岸和莱州湾则普遍为落潮主导;黄河口滨海区的冲淤变化很大程度上受涨落潮流速不对称空间分布及涨落潮优势流转换所控制;强北风作用增强和扩展涨潮优势,促使莱州湾淤积和沉积物粗化。     

钱塘江河口资源的开发和保护

根据收集到的有关钱塘江河口防洪、御潮、灌溉、航运、供水、旅游等方面的资料,分析、计算了该河口防洪御潮资源和水资源、滩涂、岸线及涌潮资源等的储存量。并提出了对这些资源开发和保护的初步设想,为促进钱塘江河口两岸经济可持续发展提供科学决策的依据。     

长江河口洪水造床作用

据多年实测资料统计 ,长江口年径流总量 92 4 0亿m3,年输沙量 4 .86亿t,洪季的径流量和输沙量分别占全年总量的71.7%和 87.2 %。如遇洪水年 ,当洪峰流量超过 6 0 0 0 0m3 s时 ,中、下游河道水位明显抬高而进入防汛警戒状态 ,河床有明显冲淤变化 ;洪峰流量超过 70 0 0 0m3 s时 ,新生汊道及切滩串沟频频出现 ,给河口治理及深水航道开发带来重要的影响。从长江河口河槽演变基本特征及南港、北槽底沙输移强度引证长江洪水在河口地区的造床作用     

近期长江河口冲淤演变过程研究

基于长江河口1997年以来数字地形图和近期水文泥沙实测资料,分析研究了近期长江河口大量人工整治工程和流域水库工程建造影响下的河口河道自动调整过程。结果表明:1997-2013年河口段中上游河道微冲刷、拦门沙滩顶仍保持淤积外移、口门外侧近海域冲刷的态势略有增强,而其影响原因与历史时期的自然因素影响为主略有差异,近期人类高强度活动的影响贡献率增大。首先,南支至南港和北港中上游河段河床普遍发生冲刷,河床沙活动较活跃,床面微地貌沙波发育更明显,而口门外侧海域地形略有冲刷蚀退,这些变化与流域来沙锐减有直接关系;北支、北港口门、南槽和北槽河道拦门沙河段呈淤积,尤其北槽主航道的拦门沙河段6m水深浚深为12.5m后回淤量很大,这些与拦门沙河道动力结构环境、河口和海域再悬浮泥沙补给有关;局部河段出现强冲和强淤现象,与近期河口工程建造有关。所以,长江河口近期正处在对自然因素变化和人类活动增强的自我缓慢地自动调整和适应过程之中。     

深圳河河口围垦对防洪和河床冲淤影响研究

为研究深圳河河口福田保税区围垦填土占用部分河道对深圳河治理工程的影响 ,建立了贴体坐标系下平面二维的深圳河河道 -河口 -海湾整体水域的水流泥沙数学模型 ,计算了不同频率洪峰流量和河口潮位过程组合下河口围垦所造成的深圳河沿程水位抬高程度和河床冲淤变化情况 ,提出了建议的挖除方案     

长江口年代际冲淤演变趋势预测与应对策略

受流域来水来沙条件变化及河口大型工程建设的综合影响,长江口呈现新的冲淤格局,为预测未来演变趋势,本研究基于前期研究中建立的长江口年代际冲淤演变预测模型（Delft3D）,未来情景考虑不同来沙量条件和相对海平面上升速率。预测结果表明,到2035年长江口整体以冲刷为主,口内河段主槽和浅滩边缘冲刷较明显,仅高滩局部淤积;到2050年口内河段保持净冲刷状态,拦门沙地区在现状来沙量条件下略有淤积,但在极端低来沙量条件下转变为净冲刷状态,海平面上升对拦门沙地区冲刷具有一定抵消作用,但不会使冲淤状态产生本质改变。本研究分析认为,长江口局部区域未来冲淤趋势可能对河口综合治理与保护产生不利影响,针对新格局条件下的滩槽河势稳定、重要洲滩保护、重大工程安全评估、冲刷致灾研判以及海堤防护标准再评估等方面提出了对策建议,可为新时期长江口综合治理与可持续发展提供参考。     

从水沙条件及河床地形变化规律谈长江河口综合治理开发战略问题

长江河口位于长江三角洲的核心部位，由于区域高强度的城市化，对水运工程及沿岸工程在长江口水土资源的合理开发利用中提出了更高的要求，由于长江口属典型的沙岛型中等潮汐多级分汉河口，入海汊道冲淤多变，洲滩迁移频繁，泥沙运动复杂，径流潮流相互作用及盐水洪水交汇引起流场、河势变化及河床冲淤部位极不稳定。从流域来水来沙条件变化及河口河床演变规律阐明长江口治理开发的迫切性、复杂性和综合性。     

钱塘江河口护塘丁坝的研究进展

从作为河道整治或护岸的辅助建筑物的丁坝的原型观测、模型试验到工程实践等多种手段对钱塘江强潮河口段各个历史阶段护塘丁坝的研究成果进行了回顾和总结。钱塘江护塘丁坝技术在抗击强涌潮的过程中被不断推进、发展和创新,为钱塘江海塘的防护发挥了至关重要的作用。