黄茅海河口沿程异常潮差数值模拟研究

通过一维及ECOMSED二维水动力数值模型,分别计算了黄茅海河口潮波传播中的非线性效应和径流对潮波的影响,以及潮能通量和潮能耗散.计算结果表明:1)在潮汐的高潮和低潮时,非线性效应对潮水位的影响较为明显,且越向上游影响越显著;2)当径流量加大到一定程度时,沿程潮差逐渐向上游减小,而当径流较小时,潮差则沿程增大;3)崖门...     

黄茅海河口潮波的传播特征与机理研究

黄茅海位处珠三角的西南,潮波自外海向陆的传播过程中,潮差和潮波性质都发生复杂的变化,对其传播过程及背后机理的研究具有重要的理论和实际意义。采用环境流体动力学(Environmental Fluid Dynamics Code, EFDC)模型,通过不同时段的观测资料对模型进行良好验证后,分析了枯季和洪季时潮波在河口内传播过程中的潮差变化、水位与流速的相位关系的变化情况,探讨了合山水闸的存在以及黄茅海与珠三角河网的相互作用对河口潮波的影响, 结果表明地形变化、摩擦力作用、入射波与反射波的叠加是造成潮波沿程变化的主要原因,合山水闸形成的反射波影响范围可达上百千米,而黄茅海与珠三角河网的相互作用减小了河口的潮差。珠三角的磨刀门河口与伶仃洋—虎门—广州河口的潮波传播表现出与黄茅海河口的不同特征。     

长江感潮河段潮波传播变化特征及影响因素分析

径潮相互作用是感潮河段水动力变化的典型特征，受其影响潮波传播具有明显的洪枯季及沿程变化。本文基于长江感潮河段天生港、江阴、镇江、南京、马鞍山及芜湖6个潮位站2002?2014年连续高低潮位资料及大通站月均流量数据，统计分析长江感潮河段潮波振幅衰减率、潮波传播速度及余水位坡度等传播特征值的洪枯季及沿程变化特征，并探讨这些潮波传播特征的变化规律及其主要影响因素。结果表明，潮波传播特征的洪枯季差异自上游至下游逐渐减小，其分界点位于天生港与江阴之间（其中，天生港和江阴站的多年平均洪枯季潮差差值约为0.01 m和?0.04 m）；径流动力对潮波衰减的影响主要位于江阴以上河段，江阴以下河段主要受潮汐动力控制；径流驱动下余水位坡度引起的余水位及水深增加，导致潮波传播的有效摩擦减小，当流量超过某个阈值时潮波振幅衰减反而减弱，特别是上游马鞍山-芜湖段最为明显，统计结果表明该河段流量阈值约为33 000 m3/s。本文分析结果作为前人研究的重要补充，可为长江河口感潮河段径潮相互作用机制研究及河口治理等提供基础参考。     

长江河口潮波传播机制及阈值效应分析

河口潮波传播过程受沿程地形(如河宽辐聚、水深变化)及上游径流等诸多因素影响,时空变化复杂。径潮动力非线性相互作用研究有利于揭示河口潮波传播的动力学机制,对河口区水资源高效开发利用具有重要指导意义。本文基于2007—2009年长江河口沿程天生港、江阴、镇江、南京、马鞍山、芜湖的逐日高、低潮位数据及大通站日均流量数据,统计分析不同河段潮波衰减率与余水位坡度随流量的变化特征,结果表明潮波衰减率绝对值与余水位坡度随流量增大并不是单调递增,而是存在一个阈值流量和区域,对应潮波衰减效应的极大值。为揭示这一阈值现象,采用一维水动力解析模型对研究河段的潮波传播过程进行模拟。结果表明,潮波传播的阈值现象主要是由于洪季上游回水作用随流量加强,余水位及水深增大,导致河口辐聚程度减小,而余水位坡度为适应河口形状变化亦有所减小,从而形成相对应的阈值流量和区域。     

滦河口段潮波的传播

一、前言潮波从大洋传入内海,潮振幅明显增加。这一潮波再进入河口区段,由于河口的地形不同,潮波的变化有很大的差异,如呈喇叭形状的河口段,由于地形效应,潮波能量逐渐集中,所以进入河口的潮波在传播过程中,振幅逐渐增大。而非喇叭形状的河口区,湖波进入河口段后,由于波能量耗散,湖波在向上游传播过程中,振幅逐渐减小。     

长江河口潮波特征的年内变化分析

对于径流变化明显的大型河口,其入射潮波受到径流季节性变化的显著影响。以往多关注洪枯季的特征对比,对年内变化过程的讨论还不充分。本文以长江河口潮波为例,基于潮区界以下多站位年内连续的实测逐时潮位资料,分析了潮差及其衰减速率、涨落潮历时等参数的时空变化特征,认识到长江河口潮波沿程特征除洪枯季差异外,还存在显著的逐月变化差异,重点关注镇江到江阴的过渡段,认识到三江营到魏村闸段在低径流月份的平均潮差衰减速率远低于其相邻上下段,仅为其三分之一。涨潮历时从河口段向近口段的递减存在拐点,到了江阴附近后,不再线性减小。并从典型径流量、沿程差异、河宽束窄等角度分析原因。     

长江河口潮波时空特征再分析

长江河口的潮波传播受到近岸及河口浅水地形及长江径流的显著影响,表现出很强的时空变化特征。已有相关研究主要关注徐六泾以下的河口段,还缺少对河口系统的潮波特征分析。本文基于大通、南京、徐六泾和牛皮礁4站的年内连续潮位资料,分析了主要天文分潮和浅水分潮的振幅沿程变化、季节变化特征和规律,认识到洪季大径流对江阴以上的近口段潮汐衰减作用显著大于枯季,而河口段的平均潮差有一定的半年周期变化,年内秋季最大。口内高频浅水分潮振幅在河口下段最大,且洪季大于枯季,低频浅水分潮则在河口上游振幅最大,由此反应径流对潮汐改造的非线性作用。这些认识可为水道航运及相关河口研究提供基础认识。最后本文也指出关于长江河口潮汐特征尚需进一步研究的若干问题,以期下一步工作取得相应进展。     

长江口洪水期潮波变形数值模拟研究

由长江口现场水文测验资料分析知,洪水期潮波上溯过程中,潮波变形具有先加剧后趋缓的特点。基于非结构网格FVM方法建立大通至外海的大范围数学模型,复演长江口潮波传播过程,以此为基础,研究长江口洪水期潮波变形特征的形成原因。研究认为:洪水期长江口潮波变形转折点位于潮流界上游;转折点下游潮波变形逐渐加剧是由于高低潮位潮波传播速度差异造成的;转折点上游潮波变形趋缓是由于高潮位重力引起的潮波传播阻力对潮波传播影响大于高低潮位潮波传播速度差异造成的。     

杭州湾的潮汐——断面呈指数形式变化的解析模式

杭州湾是我国潮差最大的河口区。外海的潮波进入湾口向上传播的过程中,潮差逐渐增大,这种现象主要归因于杭州湾的喇叭形效应。杭州湾的深度从湾口向里变化不大,在相当长的一段距离里,接近于常深度,而断面宽度随距离的变化,差不多呈指数形式减小,因而导致潮波能量在湾内逐渐集中。杭州湾的潮汐现象,吸引了不少研究者的注意。然而,至今有关它的研究大多基于观测资料的分析和描述,其中,曹永芳(1981)依据实测资料的计算,给出了较详细的同潮图。另外,不同的研究者,在论述杭州湾潮汐现象产生的原因时,持有不同的观点。例如,有人认为,杭州湾的喇叭形外形对潮波的反射作用很大,致使潮差增大将近一倍。杭州湾的     

黄茅湾河口沿程异常潮差：Ⅰ- 理论模型研究

依据水文年鉴资料,研究分析发现,黄茅海河口沿程潮差有先减小后增大的变化趋势,这与珠江口其他喇叭型口门有很大差别.调和分析表明,该区域主要受M2分潮的影响,M2分潮振幅的变化规律与潮差变化一致.因此,分别利用3个解析模型,讨论了河宽、摩擦和水深对沿程潮差的影响.结果表明,黄茅海沿程异常潮差的变化主要是由其截面面积和摩擦的共同作用造成的.     

珠江磨刀门河口潮波振幅梯度与上下游动力边界的关系异变研究

强人类活动目前已经成为河口演变的主要动力。阐明流量驱动下河控型河口潮波传播演变过程及机制,对河口治理及人类活动的影响评价具有重要指导意义。以珠江磨刀门河口为例,研究了径潮动力阶段性演变特征。采用流量驱动的R_TIDE数据驱动模型探究了该区潮波振幅梯度和上下游动力边界(即上游流量和口门振幅)关系的变化规律。结果表明,在强人类活动影响下,各潮位站M₂分潮振幅明显上升(三灶站除外),且具有季节性差异和阶段性变化,灯笼山-马口河段的M₂分潮振幅沿程平均增大约0.07 m,河段潮波振幅梯度平均增大约4.61×10^–6 m^–1。研究潮波振幅梯度与上下游动力边界的阈值的关系表明,阈值效应主要出现在甘竹-马口河段。在强人类活动影响下,潮波振幅梯度阈值增大,相应的流量阈值增大,而振幅阈值基本不变。在达到振幅阈值之前,由于底床摩擦效应,大潮振幅衰减效应大于小潮,而在超过振幅阈值后,地形辐聚效应成为影响潮波振幅梯度变化的主要因素,大潮振幅衰减效应小于小潮。阈值的变化主要与流量、地形、摩擦等多因子耦合作用有关,当地形辐聚效应和底床摩擦效应达到平衡时,潮波振幅梯度与上下游动力边界之间则出现阈值效应。该现象的发现可为河口海岸防灾减灾和水资源管理等实际问题提供重要理论支撑。     

径流量变化对长江口水动力特性的影响

为了研究径流量变化对长江口水动力特性的影响,利用MIKE21建立长江口水动力数学模型,分别模拟计算长江口不同径流量影响的潮流场,统计分析不同径流量时各汊道涨落潮量和净泄量以及分配比例;统计分析不同径流量对各汊道潮位变化的影响;统计分析不同径流量对北槽中下段水动力特性的影响。得到如下结论:1)径流量的变化对于涨潮分流的影响显著,随着径流量的增加,更多的潮流从北支、北港、南槽进入长江口内。当上游的径流动力增强,外海潮流受上游径流的阻挡,难以继续上溯。2)越是靠近上游,径流量的变化对平均潮位的影响程度越高,入海口处受径流的影响微弱;上游径流量越大,潮波向内陆传播越受阻,能量消耗越大,致使其动力减弱。3)径流量的变化对平均流速的影响与上述潮位变化类似,上游径流量越大,各汊道流速越大;越靠近海洋,径流影响越小。4)长江口北槽中下段转流时刻会出现平面对流现象。横向方向上普遍存在越堤水流,且南北导堤均为北向越堤流占优势。     

渤、黄、东海8个主要分潮的数值模拟研究

应用MIKE数值模拟软件,采用无结构三角形网格,建立一套计算区域包括整个渤海、黄海、东海以及东海大陆架和琉球群岛的高分辨率数值模型,考虑了实际水深和岸线,外海开边界采用西北太平洋大模型结果的潮位提供,模拟了东中国海潮波的波动过程,对潮波垂直运动过程进行调和分析,得到了渤海、黄海、东海的M2,S2,K1,O1以及N2,K2,P1,Q1八个主要分潮的传播和分布特征。利用中国沿海14个潮位站的调和常数对模型结果进行了验证,验证结果显示模型较为准确可靠。研究结果表明:4个主要半日潮(全日潮)在渤、黄、东海的传播情形基本相似,即潮波在渤海、黄海、东海沿岸的传播性质上类似沿岸开尔文波的传播形态,并且成功再现了计算海域的4个半日分潮无潮点和2个全日分潮无潮点。全日潮振幅各无潮点附近振幅最小,而海湾的波腹区振幅最大,东海潮差呈现近岸方向振幅大、离岸方向振幅小,浙闽沿海振幅也较大,黄海振幅相对较小,渤海振幅在辽东湾和渤海湾顶最大,两个无潮点周边振幅较小。     

Tidal Propagation in the Mandovi–Zuari Estuarine Network, West Coast of India: Impact of Freshwater Influx

The Mandovi–Zuari estuarine network on the west coast of India consists of shallow strongly converging channels, that receive large seasonal influx of fresh water due to the monsoons. The main channels, the Mandovi and Zuari estuaries, connect the network to the Arabian Sea. Observations show that tidal amplitude in the channels remains unchanged over large distances (|mS40 km) from the mouths of the main channels and then decays rapidly over approximately 10 km near the head. To understand the dynamics behind this behaviour, a numerical model for tidal propagation has been used that simulates the observed tidal elevations well. Momentum balance in the model is predominantly between pressure gradient and friction. In the region of undamped propagation, the model behaviour is consistent with the theory that geometric amplification balances frictional decay leaving the tide unchanged. This balance breaks down near the upstream end, where channels are narrowest, and mean velocity associated with freshwater influx is sufficiently large to prevent upstream propagation of tide. This leads to rapid decay in tidal amplitude. The model also shows that the mean water-level rises in the upstream direction, in the region of the decay.     

浙江沿海超强台风作用下的台风浪波高

基于 SWAN 波浪传播模型建立包含风暴潮与天文潮耦合传播的台风浪数值模型,通过多次台风引起的波浪模拟,证实该模型可适用于浙江沿海.将1949年以来登陆我国大陆沿海最强的“5612”号台风作为典型的超强台风,计算了超强台风在浙北至浙南3个不同地点登陆遭遇天文潮高潮位时产生的沿海波高过程.结果显示,在开敞海区,登陆点南侧附近及其以北沿海,台风登陆时过程最大有效波高与风暴高潮位基本同时出现,而在登陆点以南远区的沿海海域,最大有效波高出现在登陆前的一个高潮位附近;超强台风作用下浙江陆域沿海离岸近1 km 范围内有效波高可达4耀6 m.这些结论对海堤工程设计和防灾减灾具有重要意义.     

Hydrological characterisation of Ria de Aveiro,Portugal, in early summer

The hydrological features of Ria de Aveiro, a coastal lagoon on the northwest Atlantic coast of Portugal, were investigated in two sampling surveys carried out between 3/6 and 24/6/97 and between 29/6 and 7/7/97, respectively. There was a significant freshwater inflow into the lagoon during the first survey, especially in the first days, due to the recent rainfalls. Records concerning water level, salinity, temperature and current velocity were performed at several stations located along the four main channels of the lagoon. The type of tide at the mouth was determined and was observed that astronomical tide is the main forcing agent driving water circulation in Ria de Aveiro. The tide at the mouth is semidiurnal and the tidal wave propagation in the lagoon has the characteristics of a damped progressive wave. Typical estuarine longitudinal salinity and temperature gradients connected with the distance to the mouth were identified, whereas vertical and transverse gradients were found unimportant, except in the frontal zone between oceanic and fresh water masses. According to the results, even though Ria de Aveiro should be considered as vertically homogeneous, some channels may reveal characteristics of a partially mixed estuary, depending on the freshwater input.     

伶仃洋洪季潮波传播变形及不对称性规律分析

珠江河口伶仃洋水域潮波传播变形及其不对称性关系对河口动力环境和物质输运产生影响。研究根据珠江口伶仃洋及东四口门19个潮位站2011年6月实测逐时潮位, 利用收缩河型沿程潮幅解析理论, 阐释伶仃洋从桂山岛上行沿程潮汐传播规律特征; 在调和分析基础上, 应用偏度理论和分潮组合分析方法, 阐明了伶仃洋东西岸及洪奇门、蕉门内潮汐不对称性分布特征, 对照数值研究结果, 指出伶仃洋至虎门之间水域导致潮汐不对称性的主控因素及响应规律。研究表明, 河口平面形态呈近似指数收缩特征的伶仃洋, 沿程潮幅的变化符合指数收缩型河口波幅解析变化规律, 东岸潮幅高于西岸的主要原因是东岸水深大于西岸, 其次是科氏力影响; 行进潮波虽受地形摩擦耗能及非线性作用下不同频率分潮间能量迁移的影响, 但收缩河口能量汇聚效应可以保证收缩段天文分潮潮幅减缓衰减甚至增加, 半日分潮能量汇聚效果强于全日分潮, 各非线性项作用促使浅水分潮产生并持续增能, 保证一定距离内沿程潮幅的增大; 潮汐不对称性的偏度由湾口落潮占优向湾顶涨潮占优发展, 在伶仃洋中部赤湾至金星港一线转为涨潮占优, 产生该现象的原因是自湾口向湾顶不同频率间天文分潮K₁-O₁-M₂的相互作用, 导致表现为落潮优势潮的不对称性减弱, 而天文分潮M₂和其对应的浅水分潮倍潮M₄组合作用使涨潮优势偏度值的不对称性增强; 收缩河口形态属性要素中, 水深是影响潮不对称性的最主要因素。     

中国沿海GPS站用于潮波系数提取分析

首先给出了基于GNSS-MR技术提取潮波系数的原理与方法,然后利用布设在浙江省石浦港验潮室屋顶的GPS站DSPU实测数据对潮波系数进行了提取,并与验潮站实测潮位调和分析结果进行了对比分析。实验结果表明GPS-MR反演潮位与验潮站实测潮位值吻合较好,相关系数优于0.97;GPS-MR反演潮位与验潮站实测潮位获取的潮波系数基本一致,除M2、S2外其它差异较小。两者获取的潮波系数差异主要因为DSPU测站观测环境极大地影响了GPS-MR提取潮位精度。沿海GNSS站用于潮位监测和潮波系数提取,将进一步拓展沿海GNSS监测站的应用领域,在一定程度上可弥补验潮站的不足。