基于FVCOM的廉州湾及周边海域三维潮汐潮流数值模拟(英文)

基于采用不规则三角网格和有限体积方法的FVCOM模式,建立廉州湾三维潮流数值模型来重现廉州湾及周边海域的潮位和潮流变化状况。根据模拟结果计算得到了较以往更为精细的廉州湾及周边海域K1、O1和M2分潮的同潮图,并计算了由此三个分潮引起的潮汐不对称的变化情况。K1和O1分潮在廉州湾外主要以驻波的形式存在,进入廉州湾后转化为前进波;M2分潮在廉州湾外主要以前进波的形式存在,进入廉州湾后前进波特征更为明显。K1和O1分潮流在廉州湾外以旋转流为主,在廉州湾内以往复流为主;M2分潮流在整个研究海域以往复流为主。由潮余流场的分布特点可以看出自南向北由外海进入廉州湾的潮余流,在冠头岭处分为两支,一支逆时针转向西,另一支被冠头岭阻挡在其南侧形成顺时针封闭环流。在廉州湾内部同时存在两个环流系统,湾顶的气旋式环流和口门处的反气旋式环流。     

广西主要港湾余流特征及其对物质输运的影响

广西5个主要海湾各有自己的环流特征：铁山湾存在一个反气旋涡，廉州湾存在一个海湾尺度的气旋环流，钦州湾青菜头南端存在一个气旋式环流，防城湾口有一个气旋环流。珍珠湾余流，在深水航道内自湾内指向湾外。冬季，受北风影响，各湾从湾内流向湾外的余流分量加强。由于反气旋或气旋环流存在，形成和环流相应的泥沙输运。     

基于FVCOM的廉州湾及周边海域三维潮汐潮流数值模拟

基于采用不规则三角网格和有限体积方法的FVCOM模式,建立廉州湾三维潮流数值模型来重现廉州湾及周边海域的潮位和潮流变化状况。根据模拟结果计算得到了较以往更为精细的廉州湾及周边海域K₁、O₁和M₂分潮的同潮图,并计算了由此3个分潮引起的潮汐不对称的变化情况。K₁和O₁分潮在廉州湾外主要以驻波的形式存在,进入廉州湾后转化为前进波;M₂分潮在廉州湾外主要以前进波的形式存在,进入廉州湾后前进波特征更为明显。K₁和O₁分潮流在廉州湾外以旋转流为主,在廉州湾内以往复流为主;M₂分潮流在整个研究海域以往复流为主。由潮余流场的分布特点可以看出自南向北由外海进入廉州湾的潮余流,在冠头岭处分为两支,一支逆时针转向西,另一支被冠头岭阻挡在其南侧形成顺时针封闭环流。在廉州湾内部同时存在2个环流系统,湾顶的气旋式环流和口门处的反气旋式环流。     

廉州湾水动力特征的初步分析

本文基于近期的海岸带调查获得的资料以及有关的历史资料。对廉州湾水动力特征进行了初步探讨。结果表明,廉州湾水动力运动主要受制于风、浪、潮、流和南流江下泄径流;湾内水层中含沙量随水体的输送于各处不同,北海港以近较小,南流江口岸较大,从而引起湾内三角洲分布格局的不断改变。     

浙江乐清湾现代沉积与悬沙质量浓度分布特征及意义

通过对乐清湾野外考察、表层沉积物的粒度分析和水样的悬沙质量浓度分析，探讨了乐清湾现代沉积和悬沙质量浓度分布特征。研究结果表明，乐清湾现代沉积主要以细颗粒沉降为主，粉沙和粘土总含量占90％以上；悬沙质量浓度具有从湾口向湾内递减的变化趋势，湾口悬沙质量浓度为0．2～0．25kg／m^3，而湾内质量浓度小于0．01kg／m^3。半封闭性海湾和以外海来沙为主的物质来源共同决定沉积物的特征及悬沙质量浓度的空间变化规律，而泥沙来源及沉积过程的研究将为港湾治理工程提供重要的依据参数。     

三沙湾夏季底边界层动力过程及悬沙输运特征

基于2018年8月福建三沙湾湾内外共两个定点站位的船基和座底三脚架观测数据,研究了三沙湾底边界动力过程及悬沙输运特征。结果表明,三沙湾湾内湾外两个站位均表现出涨落潮历时相近但涨落潮流速明显不对称的现象,即湾内涨潮流速大于落潮流速,湾外则相反。湾内水体受淡水输入影响较大,表现出落潮期间显著的温盐层化,而涨潮期间水体混合良好;湾外水体受淡水影响不明显,表现为水体温度主导的层化。通过对底边界层动力过程的分析表明,湾内（距底0.75 m）、湾外（距底0.50 m）站位底边界层的平均摩阻流速分别是0.016 m/s、0.013 m/s,且两个站位拖曳系数基本相等（2.03×10-3）,表明在相同流速下湾内站位的底部切应力更大,近底沉积物再悬浮和搬运相对湾外站位更为显著。因此观测期间悬沙浓度最大值出现在湾内站位,为109 mg/L,且悬沙在垂向上的分布可达上层水体;湾外站位悬沙浓度更低,并且底部悬浮泥沙仅能影响至距底5 m的水体。悬沙通量机制分解结果表明,三沙湾夏季的潮周期单宽悬沙从湾外向湾内方向净输运,湾内站位向湾内方向净输运74.88 g/(m·s),平流输沙占主导作用,贡献率41.7%;湾外站位向湾内方向净输运10.57 g/(m·s),主要受平流输沙和垂向净环流的控制,贡献率94.9%     

应用遥感技术分析钦州湾悬沙的动态特征

依据美国陆地卫星（Landsat）所接收的MSS、TM资料，得到钦州湾海区表层悬沙分布的解译图，分析钦州湾及湾外海区水流流场特征，悬沙的分布及输移扩散特征，并就潮流、径流等水动力对湾内悬沙运动、滩槽冲淤的作用和影响进行了讨论。     

三门湾的悬沙分布和输移特性

本文根据实测资料,通过悬沙浓度ρ、流速v和水深H的对应分析,得出了三门湾的悬沙浓度分布遵循着ρ∝f(v~2/H)的规律;同时发现湾外海域有着良好的将悬沙输移入湾的动力条件,是三门湾悬沙来源的主要场所;经全潮单宽净输沙量计算表明:进出海域的悬沙净输移量不大,全湾的悬沙输移具有深槽输向边滩、南进北出的趋势,与口外海域的泥沙存在着活跃的交换。通过摩阻流速计算得到三门湾变化的总趋势是:深槽略受冲刷,滩涂缓慢淤涨,入湾通道处于动态平衡中。     

锦州湾水文特征与泥沙状况分析

根据现场调查和室内分析资料，阐述了锦州湾潮汐，波浪，流海和沿岸河流等水文要素特征，计算了锦州沿岸河流和外海进入湾内的泥沙量；并对锦州湾含沙量分布变化特征，泥沙洄淤状况进行了分析。     

中国主要河流的输沙量及其影响因素

本文选择了中国 4 0余条重要河流 ,并对这些河流多年来平均输沙量及其环境因素资料进行分析 ,发现黄河及其支流的输沙量很大 ,这主要是由于流域干燥的气候、松散的黄土层以及人类开垦活动加剧等原因造成的。对中国河流输沙量影响较大的因素是河流的径流量、干旱指数、最高海拔和人为活动。而流域年均降雨量、年均气温、相对高差、森林覆盖率等的影响则不明显。与世界主要流域输沙量的影响因子相比 ,中国主要河流输沙量受到人类活动和干旱指数的影响较为显著。在相关数据分析的基础上 ,提出了中国主要河流产沙量的估算模式 ,即 log Ds=0 .185 2 log H+0 .3989log R+0 .0 80 3log Q+0 .16 39log Cult+3.0 6 89,模式得到了较好的验证 ,但有待进一步完善。     

广西近岸海域营养盐时空分布及潜在性富营养化程度评价

根据广西近岸海域2015年3、5、8、11月4个航次的海水中营养盐监测数据,分析了广西近岸海域海水中营养盐的时空分布特征,应用潜在性富营养化评价模式对整个海域水质富营养化程度进行了评价。结果表明:广西近岸海域富营养化状态总体良好,时空分布受陆源污染的影响,营养盐质量浓度呈湾内-湾口-湾外递减趋势。多数站位点氮磷比常年大于Redfield比值,处于磷限制状态。钦州湾内和大风江口是富营养化最为严重的水域,其次是防城港湾内、廉州湾内和铁山港湾,呈磷限制状态,容易在磷污染增高时,爆发富营养化,应特别加以监测与控制。     

钦州湾水动力条件及悬沙分布变化特征

钦州湾内水动力因素主要是径流、潮流、余流和风浪。内湾以径流、潮流影响为主;外湾以潮流、风浪影响为主。而且随季节有很大的变化,一般来说夏季大于冬季。悬沙具有明显的季节变化,冬季悬沙浓度仅是夏季的十分之一;夏.冬季节悬沙平面分布形势相反,夏季以湾口、湾顶悬沙浓度较高,在0.05公斤/米~3以上。钦州湾悬沙输送方向与余流方向一致,终年向外输沙,夏季大于冬季。     

亚洲入海河流输沙量的区域性变化规律

以亚洲大陆入少河流为例,研究了入海径流量与输沙量的变化规律、含沙量的区域分布特点,依据输沙量和含沙量的特点,对亚洲大陆入海河流作了分区,分析了各个区域入海河流泯沙的形成、输移和沉积差别及其与流域的自然地理条件的密切关系。     

廉州湾海域的悬沙分布特征

本文根据67个大面积观测站和14个周日连续观测站的水文和悬沙观测资料，通过对悬沙浓度和单宽输沙特征值的计算，讨论了该湾悬沙浓度的分布规律以及单宽输沙与悬沙运移的特点。     

野鸭山至螺头山岸段海域水沙特征及冲淤变化

根据浙江舟山野鸭山至螺头山岸段海域4个测点的海流观测和含沙量调查(其中1个测点)资料,含沙量用1/10000感量的电光分析天平称量测定,悬沙粒度用AT 型库尔特计数器测定,底质表层泥样用激光粒度仪测定,使用DS3水准仪(其精度标准为四等)测量岸段潮滩高程,对该岸段所在海域的泥沙与潮流特征进行了对比分析并讨论了岸滩的冲淤变化。结果表明,该海域悬沙浓度由表层往底层逐渐增高,且与流速有一定的线性关系;中潮悬沙浓度低于大潮,冬季悬沙浓度高于春、夏季;大、中潮的落潮输沙量大于涨潮,大潮涨、落潮的输沙量大于中潮涨、落潮,大潮全潮单宽净输沙量大于中潮;冬季平均悬沙粒径比夏季大,春季适中;春、夏、冬季悬沙的分选系数属分选极好;悬沙的运移路径以落潮流流向为净输沙的方向;该海域的潮流为往复流,涨潮流历时短于落潮流历时,春、夏、冬季平均落潮流速大于平均涨潮流速,最大流速为1.82m/s(夏季),平均流速为0.70m/s;历史上野鸭山至螺头山的古海湾一直缓慢淤涨,1987年以来,潮滩仍缓慢淤涨,中潮滩平均淤高值约为3cm/a,岸滩平均淤进速度约为0.38m/a。     

气候变化和人类活动对黄河中游输沙量影响的甄别

根据黄河流域1951—2011年间的主要水文站实测降雨量、径流量和输沙量的月际和年际序列资料,采用水文法和对比分析法,发现在4个阶段(1951—1968、1969—1986、1987—1999、2000—2011年)内汛期5—9月份的产沙率变化为80.97%、78.04%、89.31%、97.42%。建立了基准期的汛期"降雨量—输沙量"关系统计模型,据此估算人类活动对其输沙量的减少贡献快速上升,2000—2011年期间基本上完全受人类活动(小浪底水库调蓄)控制,气候变化(主要为降雨)的影响已不足3%。研究结果表明,过去的61年来黄河河流系统发生重大调整,河流输沙量的变化由过去的气候因素控制快速转变为人类活动控制,导致黄河入海泥沙通量在快速减少,对黄河三角洲的冲淤演变产生了根本性的影响。     

影响坦帕湾水交换的三种因素

本文利用高分辨率数值模型,以2001年秋季为例,详细分析了影响坦帕湾水交换的三种因素:潮汐、河流和风。论文共设置了三组实验,驱动力分别为潮汐,潮汐和河流,潮汐、河流和风。模拟结果显示:只有潮汐作用时,由于坦帕湾潮汐较弱,潮程较短,坦帕湾与其临近海域的水交换主要发生在湾口附近;当潮汐和河流共同作用时,由于河流和湾口海水盐度的不同形成了水平密度梯度,在其产生的水平密度梯度力的作用下,坦帕湾形成了表层流向湾外、底层流向湾内的重力环流,从而加强了坦帕湾跟其临近海域的水交换;由湾内指向湾外方向(2001年秋季平均)的风应力加强了流向湾外的表层流,同时水位梯度力发生了反转,变成了由湾口指向湾顶,这加强了流向湾内的底层流,表层流和底层流的加强最终促进了坦帕湾跟其临近海域的水交换;在航道处,水深较深瑞利数较大,该处的重力环流较强,这使得相对于两侧的浅水区,航道处的水交换能力较强。此外,文章还分析了坦帕湾水交换的空间差异,在Old Tampa Bay的西侧和北侧,滞留时间最长,水交换能力最弱。为减少海洋生态灾害发生,今后应重点加强对该地区的生态环境保护。     

胶州湾沉积环境与潮汐汊道演化特征

研究了胶州湾沉积物输运格局，沉积速率和潮汐汊道演化特征，结果表明，胶州湾口门水道内的悬沙净输运是从湾内指向湾外，湾内水体悬沙浓度终年较低，胶州湾的泥沙来源较少，沉积速率较低。历史上的围垦活动虽造成了纳潮量的减少，但口门过水断面面积并未减小。胶州湾是一个地貌演化缓慢，口站过水断面面积小于均衡状态面积的汊道系统。今后，可应用沉积动力学等方法确定维持港口和航道资源所需的纳潮量，结合纳潮海湾的环境保护和生态建设，定量地确定胶州湾的围垦潜力。     

龙口近岸海域潮流作用下悬浮泥沙时空分布特征及输运机制

根据2015年1月与2017年5月两期大潮期27小时海流连续同步观测及悬浮泥沙资料,利用Morlet小波分析与单宽悬沙通量机制分解法,结合潮流场特征,分析了龙口湾海域悬浮泥沙的时空分布特征,研究了潮流作用下的悬沙输运机制。结果表明,平面上,悬沙浓度在龙口湾内较低,湾口、湾外海域的的悬沙浓度相对较高;垂向上,研究区整体表现为悬沙浓度由底层向表层递减。潮周期尺度上,悬浮泥沙浓度峰值较流速峰值存在0.5～2 h的时间滞后;悬浮泥沙浓度在时间上的变化以12～16 h尺度为主要周期。季节尺度上,1月悬沙浓度远远大于5月。研究区内单宽输沙通量为1.21～239.77 g·s-1·m-1,整体上悬沙通量呈现出湾口最高、湾外开阔海域其次、湾内最低的分布格局。平流输运项(T1+T2)在悬沙输移中占绝对优势,潮致余流在悬沙输运起主要作用。季节上,1月份单宽输沙通量远远高于5月份,整体呈现出夏季落淤储沙而冬季再悬浮输沙的季节性输运特征。湾外海域悬浮泥沙大致向SW、S向输运,屺坶岛以北海域沿W、SW向屺坶岛头输运,进入湾内后,悬浮泥沙的输运沿人工岛北侧和西侧分为两支。研究区内,在海流、地形等的综合作用下,整体表现为由渤海向莱州湾的净输沙趋势。     

胶州湾海域潮流动力特征及其与含沙量的关系

根据2009年胶州湾海域的悬沙、流速、流向的实测资料,应用短期资料的潮流准调和分析方法,对连续海流资料进行了分析,并结合悬沙资料,对含沙量与潮流之间动力关系进行了探讨。研究结果表明:该海域潮流属于正规半日潮流性质,半日分潮流的东分量大于北分量,潮流以带有旋转性质的往复流为主,涨潮流流向偏西,落潮流流向偏东。胶州湾内含沙量分布特征与海底沉积物粒径特征基本一致。含沙量在涨落潮的交替和流速的更迭作用下出现明显的周期性变化,含沙量的峰值基本与海域半日潮流特点相对应,几乎每1个流速峰值对应1个含沙量的峰值,含沙量的峰值一般出现在流速峰值之后。胶州湾口处流速和单宽输沙量都为最大,涨潮单宽输沙量大于落潮单宽输沙量,输沙方向为偏西向。