台风作用下长江口北槽挟沙能力研究

台风作用下水体的挟沙能力研究对深入认识台风暴潮作用下泥沙运动规律、滩槽演变特征以及提升数学模型和物理模型技术等方面具有重要意义。文中从台风波能对泥沙的悬浮作用入手,建立了台风浪作用下的挟沙能力公式;依据能量叠加原理,完善了传统的河口海岸挟沙能力公式（窦国仁挟沙能力公式）,使公式能够同时概括潮流、波浪和台风浪作用下的泥沙运动特征,并应用近年来长江口北槽实测的台风期近底水沙资料对公式进行了率定验证,在此基础上分析了台风期北槽近底含沙量变化特征。     

不同时间尺度下长江口海域表层悬浮体浓度变化

长江入海泥沙是中国东部陆架海沉积物的主要来源之一。本文基于MODIS-Aqua卫星的遥感资料并结合实测悬浮体浓度,建立了基于颗粒物后向散射系数的悬浮体浓度的反演方法,获取了2002—2017年长江口海域的表层悬浮体浓度分布,并分析其在潮周期、季节内以及年际等不同时间尺度下的变化特征。结果表明,在潮周期内,长江口122.3°E以西海域表层悬浮体浓度大潮高于小潮,落潮大于涨潮,高潮大于低潮;在季节尺度内.6—8月表层悬浮体浓度逐渐增加。而122.3°E以东海域,则出现相反的情况;长江口122.3°E以西海域的夏季平均表层悬浮体浓度年际变化明显,主要受长江入海水沙量年际变化的影响。长江口122.3°E以东海域表层悬浮体浓度的年际变化几乎不受长江入海泥沙的影响。风向对悬浮体浓度的扩散具有显著的作用,南风有利于高浓度悬浮体向外海扩散,东风则抑制扩展。     

黄河口挑河河口悬沙分布与输移特征研究

基于实测资料对黄河废弃河道挑河河口段的悬沙分布及输移特点进行了研究。结果表明:挑河河口段悬沙浓度与潮流流速正相关,风浪作用则导致悬沙质量浓度大大提高;在空间尺度上悬沙浓度呈河口高、河道上游低的特点;挑河河口附近,涨潮流输沙明显占优势,向河道内侧,悬沙输移率有所降低,且逐渐转变为落潮输沙占优势。结合河口外侧海域冲淤演变趋势以及悬沙输运动力机制,认为河口段河道总体处于弱淤积状态,而风浪作用可以加速河道淤积。本研究可为挑河的河口演变和航道整治等提供参考。     

冰后期最大海侵以来长江,钱塘江河口湾发育过程的沉积动力学研究

利用二进流数学模型对冰后期最大海侵以来５期古岸线与现在岸线条件下古长江河口湾、古钱塘江河口湾及其邻近海域的主要水动力Ｍ２潮流场进行了数值模拟;在此基础上,分别计算了进入不同时期潮流场的７种粒径泥沙的潮平均单宽悬移输沙率与扒移输沙率及其相应的输沙率散度,据此得出不同粒径泥沙在当时潮流场中的悬移与推移输过趋势,划分了海 淤积区与冲刷区 同时期的潮流场作用下,长江入海泥沙除最大限度地沉积在古长江河口湾（     

广西钦江河口枯季水动力特征及其对冷空气的响应

河口作为陆海相互作用的关键带,是河流入海泥沙及污染物的主要归宿地。钦江作为广西第二大河流,在茅尾海资源开发利用和生态环境保护与修复中发挥着重要作用。为进一步认识钦江河口地区的沉积动力过程,2021年10月27日至12月8日在此展开水动力和水体环境要素的连续观测。现场观测与分析结果表明,观测期间钦江河口潮汐类型为正规全日潮,浅水分潮显著,平均潮差为3.07 m,具有落潮优势;潮流以全日分潮流为主导,平均流速为0.12 m/s,运动形式主要为往复流;余流流向主要为西南方向。钦江河口潮汐和潮流性质较外湾和茅尾海中部海域全日潮特征更显著。枯季期间河口表层沉积物随潮汐运动表现为侵蚀-沉降交替的变化规律,垂向上侵蚀通量大于沉降通量,水平方向上悬沙净向海输运。冷空气过境带来的降雨使得钦江河口水体盐度降低、浊度增大,悬沙浓度及输沙量增加,同时冷空气南下时北风增强引起钦江河口减水效应并使潮差略有增加,水动力强度增大,增加表层沉积物的活动性,从而引起底部沉积物再悬浮强度和频率增加。     

基于解析解的长江口南港悬沙侧向捕集特征分析

为探讨长江口南港的水动力结构及悬沙侧向输运特征,本文从解析解的角度构建了潮汐河口水沙输运数学模型,并将其应用到长江口南港某横断面上。南港水动力主控于半日潮流,余流主要由陆相径流及本地非线性对流项驱动,悬沙分布上北侧副槽远大于南侧主槽,水沙分布的计算结果与实测结果在结构上基本一致。通过输沙函数进一步分析表明,潮流输沙和余流输沙是南港侧向输沙函数的两个主要部分。南港中强劲径流削弱了涨潮流,增强了落潮流,使得向河槽南侧的涨潮流输沙小于向河槽北侧的落潮流输沙,潮流输沙指向河槽北侧。径流驱动的南港侧向余流在涨潮流方向上为一逆时针环流结构,余流输沙指向河槽北侧。扩散输沙指向南侧主槽,因其总是指向悬沙浓度梯度的负方向。在各输沙因子的综合作用下,南港中大量悬沙捕集于河槽北侧,使得河槽北部底层潮平均含沙量值达到最大值。     

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.     

Storm Enhanced Bottom Shear Stress and Associated Sediment Entrainment in a Moderate Energetic Estuary

Several important mechanisms for storm-induced entrainment of estuarine cohesive sediments are analyzed using field measurements collected in a moderately energetic estuary, central Long Island Sound, U.S.A. The sediment concentration and hydrographic data were obtained by an array of sensors mounted at 1 m above the bottom. The bottom sediment in the study site composed mostly of silt and silty sand. The study showed that the bottom shear stress, computed using a wave-current interaction model, increased significantly during the episodic wind events. A large resuspension event was triggered by a frontal passage when strong wind-driven currents augmented the tidal currents. The timing of storm waves with respect to the tidal phase also was a critical factor. Based on the changes of suspended sediment concentration, the bottom appeared to respond to the shear stress in two phases: the tidal resuspension and the storm-induced erosion. During each tidal cycle, entrainment was associated with resuspension of high water content, loosely consolidated material. During episodic events, a thin layer of more consolidated bed below the sediment-water interface was eroded by the enhanced bottom stress.     

长江口深水航道三维泥沙数值模型相关问题探讨

基于近年来长江口三维水沙盐数值模型及水沙运动机理的研究进展,系统梳理了在长江口实际应用中面临的若干理论和技术难题,其中包括长江口物质输运模拟计算格式的守恒性和稳定性、河口区域河床切应力的准确计算、拦门沙区域近底高浓度泥沙形成机理及数值模型模拟、长江口近底高浓度泥沙横向入槽模式等问题,通过对于上述问题的梳理和总结,表明在长江口这类巨型河口进行三维水沙盐数值模型和水沙机理研究的复杂性,并针对此类区域的模型技术研发和水沙运动理论研究,提出了有科学意义和研究价值的方向和思路。     

Simulation of Suspended Sediment in the Yellow and East China Seas

Described is an initial attempt to simulate the suspended sediment dynamics relating to tidal and wave forcing during summertime in June 1980 and August 1981 for the Yellow and East China Seas continental shelf. The cohesive/non-cohesive sediment resuspension and movement generated by the interaction between current and wave are modeled by use of ECOMSED and WAM Cycle 4. Model results are compared with observations in US-China Marine Sedimentation Dynamics Program performed for 1980-81 at off the Changiiang estuary. The main features of simulations show that suspended sediment concentrations during the summer decreased markedly offshore as observed during the simulation periods. As for some discrepancies for the mouth of the estuary with high river discharges, i.e., the Changjiang River, the model did not properly reproduce the over-mixing situation in the summer; thus distinct vertical concentration variation in this local region is not agreeable with observation. However, general dispersal patterns of suspended sediment movement seem to be agreeably reproduced for the nearshore shallow region. Some of the procedures of simulation and results are presented and discussed.     

鸭绿江河口地区沉积物的粒度变化及影响因素

通过对比鸭绿江河口不同地区柱状样的粒度参数及敏感组分变化规律,分析了河口不同地区沉积动力环境和沉积特征的差异;结合代表性柱状样的210Pb测年,分析了柱状样在不同时期自然和人类活动影响下的沉积特征变化。结果表明,西水道主要受潮流作用而含有泥沙互层,粒度参数变化小;西岸潮滩受潮流和波浪作用含有贝壳碎屑,并在顶部出现粗化层。近几十年来,鸭绿江河口地区沉积特征的变化主要由于人类活动对水沙入海通量的影响:1941年以前柱状样的波动沉积特征反映了河流山溪性特征;1941—1970(1980)年随水沙入海通量减少而呈现砂含量降低、粉砂增加的特征;1970(1980)—1990年由于水沙入海通量变化较小,而呈现沉积物组成和敏感组分保持稳定的特征;但1990年后随水沙入海通量的进一步降低,邻近河口区域的沉积物出现明显的粗化。     

长江河口北槽水沙过程对航道整治工程的响应

北槽大型航道整治工程确定了南北槽分汊口分流界线, 阻碍了北槽和邻近滩槽的水沙自由交换过程, 使北槽水沙动力过程发生调整。基于工程前后北槽主槽纵向同步水沙观测数据的统计分析表明:入口段落潮优势显著减弱;上段枯季时落潮优势显著减弱, 而洪季时落潮优势有所增强;中段(弯曲段拐点附近)落潮优势略有减弱;下段落潮优势明显加强。北槽主槽水沙纵向输移机制分析表明:欧拉余流、潮泵作用、斯托克斯效应和垂向环流为悬沙输移的主要驱动力, 其中欧拉余流输沙指向海, 斯托克斯输沙和垂向环流输沙指向陆, 而潮泵输沙随着季节而变化。洪季, 欧拉余流输沙和潮泵输沙在工程前后的变化使大潮期河床冲淤由中段和下段普遍落淤转化为中上段集中落淤。枯季, 工程前后稳定的潮流辐散输沙作用使大潮期河床以冲刷为主, 但工程后在入口段和上段潮泵的向上游输沙占优势, 使悬沙在入口段落淤。     

长江口外潮汐精细化模型研究与精度分析

长江口外海上测量除受风浪影响较大外,最重要的问题是潮位控制非常困难。文中简要阐述了开展长江口外潮汐精细化模型研究的方法,介绍了利用潮汐精细化模型对长江口外航路任意点进行潮汐预报的方法,并通过实测数据进行了精度分析,提出了建议。     

琼州海峡汽车轮渡港区泥沙运动数值模拟研究

采用Delf t3D软件建立了琼州海峡汽车轮渡改扩建工程海区风浪、潮流和泥沙耦合计算数学模型,并采用实测潮位、流速、含沙量和地形变化资料对模型进行了率定。在数值计算成果与实测资料达到精度要求后,首先对潮流场分布进行了分析,然后对工程前后工程海域含沙量分布及变化进行了研究,最后给出了工程区域地形冲淤变化。     

长江口悬沙动力特征与输运模式

本项研究用ADCP在长江河口进行高频、高分辨率三维流速和声学浊度的定点观测,通过对定点站位潮周期内的悬沙浓度、流速和盐度的分析,计算悬沙输运率;悬沙输运机制分析表明平流作用、斯托克斯漂移效应在悬沙输运中占据主导地位.此外,从河口内向河口外,潮周期内的水动力特征与悬沙净输运具有明显的地域性差异,主要表现在悬沙输送的贡献因子、盐度的垂向混合和分布特征、垂向流速等方面.在拦门沙下游和口外地区,悬沙均向西、北方向输送,而拦门沙上游则向东、南方向输送.这种悬沙输运格局,对于长江口拦门沙及附近最大浑浊带的形成有着重要的作用.     

Numerical modelling of suspended sediment fluxes in estuarine waters

A two-dimensional finite difference numerical model, capable of predicting depth-averaged tidal flow fields in coastal and estuarine waters, has been extended to include tide-induced non-cohesive sediment transport processes. The partial differential equations governing the conservation of mass, momentum and suspended sediment in an incompressible turbulent flow are included in a depth-integrated form in the model. For the representation of the processes of erosion and deposition of sediment from the bed an empirically based source-sink term was refined, based on the results of three mobile bed flume studies. The model has been tested by simulating tidal flows and suspended sediment fluxes in two estuaries, with particular application to the Humber estuary in the U.K. The model was calibrated and found to produce an encouraging degree of agreement between the numerical predictions and corresponding field measurements for this estuary. Furthermore, the predicted gross deposition and erosion features of the estuary were found to be in close agreement with interpretations from Eulerian tidal residual predictions.     

长江河口拦门沙河段滩涂演化特征及驱动机制

利用长江河口实测1958-2013年水下地形数据,基于ArcGIS技术和DSAS软件分析了拦门沙河段滩涂演化特征,在此基础上结合河口重大工程建设、流域来沙状态对滩涂资源的变化机制进行分析。研究结果表明:(1)1958-2013年,长江河口滩涂资源总量略有下降,但最近十年趋于稳定,维持在2 350km2左右。(2)长江河口潮滩-5m等深线以下已经出现侵蚀,垂向侵蚀速率为达7.3cm/a;(3)近10多年流域来沙剧烈下降对潮下带0~-5m区域的滩涂资源淤涨产生了显著负面影响,而河口重大工程建设则是近年来0m以上滩涂逆势增长的主要驱动因素。     

长江口北槽一期工程后滩槽沉积物分布特征及其影响因素

根据2000年7月和2001年5—6月份长江口北槽航道及两侧滩地进行的沉积物采样分析结果,对长江口深水航道一期工程实施后的滩槽泥沙交换情况以及在自然与工程双重影响下的沉积物分布情况进行了较为详细的讨论。长江口深水航道工程的实施,影响了长江口尤其是北槽及两侧滩地的水沙条件和沉积物分布。强劲的径流和潮流作用和风浪作用造成航槽及两侧滩地的冲淤转换及沉积物分布的变化;深水航道治理工程的实施使工程段内航槽泥沙粒径粗化,两侧滩地和工程段下游泥沙中值粒径变细,这反映了在工程实施后滩槽泥沙交换的变化。     

光学后向散射浊度仪简介及应用研究

主要介绍了进口光学散射浊度仪的结构、测量原理、校准，并对其误差和影响因素进行了分析，揭示了含沙浓度与浊度的相关关系，并结合在长江口中的应用提出其应用前景。     

枯季长江口南槽悬沙输运过程和机制研究

开展枯季河口悬沙输运机理研究对于揭示弱径流条件下的陆海相互作用、河口季节性冲淤和水沙关系等具有重要的科学意义.本文根据2018年12月18-25日长江口南槽3个站位连续13个潮周期的同步流速、流向和悬沙浓度等观测资料,运用通量机制分解法研究了各输沙项的特征、贡献和输运机理.结果 表明,从小潮至大潮流速和悬沙浓度不断增加,由南槽上部至下部流速和悬沙浓度逐渐降低.观测期间平均流速与平均悬沙浓度存在明显的正线性关系,但受底质空间差异影响,悬沙浓度对流速的响应强度存在显著的空间变化.枯季期间南槽存在着中上部向陆净输沙、下部向海净输沙的空间输运格局.平流输沙和潮泵输沙是影响和控制净输沙的关键因素,二者的强度和贡献存在明显的潮周期变化和空间变化,垂向环流输沙的强度很弱,对净输沙贡献很小.南槽涨落潮输沙不对称现象明显,流速、悬沙浓度和历时都具有一定的涨落潮不对称性,这些不对称现象共同调节和控制着潮周期净输沙强度和方向的时空变化.