开阔水域海洋倾倒区选划的初步研究——以长江口深水航道治理三期工程疏浚物临时海洋倾倒区选划为例

在二雏潮流场基础上,采用泥沙扩散方程和欧拉一拉格郎日质点漂移法对抛泥时泥沙的扩散和淤积进行模拟,从水动力条件角度对航道两侧的倾倒区选划进行研究,分析不同时段和不同倾倒区的淤积率、流失率和容量。以长江口深水航道口门外倾倒区选划为例,对文中提出的倾倒区选划方法进行验证,结果表明,本文提出的方法是合适的,可以作为在开阔水域选划倾倒区的基本方法。     

孤立波爬坡的二维数值模拟

波浪在滩地上以及遇海岸工程后传播发生变形、爬坡等现象,对其进行数值模拟具有广阔的工程应用背景.应用基于Boltzmann方程的KFVS(kinetic flux vector splitting)格式求解二维浅水方程,同时采用干底Riemann解模拟动边界问题.模型模拟了孤立波在滩地上传播变形、爬坡的过程,以及孤立波在滩地上遇圆柱后绕射、变形和爬坡的过程.计算结果与实验结果非常吻合,表明模型具有较大的推广应用价值.     

崖门出海东航道挖槽定床浑水淤积模型试验

崖门西江出海深水航道北起崖门口，南至荷包岛─高栏岛，全长约３８ｋｍ，是一条穿越黄茅海水域的重要通航水道。由于崖门外两侧围垦，海域水下地形的滩槽处于不断演变之中。近年来，深泓局部地段淤积逐步加重，已显著碍航。这与黄茅海水域的水动力因素、泥沙运动以及含盐度特征有密切联系。根据这些因素的季节、年变化特征以及航道的特点，本文进行了崖门东航道栏门沙段概化的定床浑水回淤模型试验，采用具有代表性的回淤强度（量）计算公式，进行计算与分析比较。试验结果和试挖槽实际回淤强度资料较吻合，将为今后的工程施工方案的选择提供较可靠的科学依据。     

双台河口自然保护区30a间土地利用/覆被变化及其驱动力分析

双台河口国家级自然保护区位于辽河下游入海口,该地区湿地发育,区域内土地利用/覆被类型多样。本文基于5个不同时相的Landsat卫星系列TM、ETM和OLI-TIRS遥感影像,采用监督分类法对影像进行分类处理,然后结合GIS空间分析与数理统计方法,分析了1984—2013年期间双台河口国家级自然保护区土地利用/覆被变化情况。结果表明:1984—1992年期间芦苇沼泽和养殖水域大面积增加,天然水域和滩地大面积减少,养殖水域的单一土地利用动态度最大;1992—2000年期间耕地和滩地面积快速增长,天然水域和芦苇沼泽面积快速减少,研究区综合土地利用动态度最大;2000—2007年期间,养殖水域大面积增加;2007—2013年期间,城建用地大面积增加。双台河口自然保护区LUCC受多种因素影响,人口、经济和政策等是主要的社会经济因素,不同时期各社会经济因素对LUCC的推动作用有所差异。     

大亚湾水域浮游植物群落特征的统计分析

1990年12月至1991年12月对大亚湾水域进行周年生态调查。采用生物量、多样性指数和均匀度,通过因子分析、主成份分析等数理统计方法,对该水域浮游植物的种类组成、优势种及季节更替、数量变化、时空分布等进行了统计分析,定量地展示了该水域浮游植物群落特征的周年变化。     

崇明东滩沉积环境探讨

为探讨崇明东滩的沉积环境，了解崇明东滩的植被、水动力等对沉积的影响，对崇明进行了为期一年的实地观测和采样实验分析研究，研究结果表明：①沉积物中含有细砂、粉砂、黏土，其中粉砂是主要组分。塑造滩地的动力以潮汐作用为主，波浪作用居于次要地位；②沉积物的平均粒径自北线断面向南线断面、自高潮向低潮滩有逐渐变粗、分选变差的趋势，且平均粒径具有明显的季节变化；③潮滩季节性冲淤变化主要是与不同季节水文条件的差异性、潮滩植被季节变化及风暴天气等有关。     

大亚湾水域浮游植物群落特征的统计分析

１９９０年１２月至１９９１年１２月对大亚湾水域进行周年生态调查。采用生物量、多样性指数和均匀度,通过因子分析,主成份分析等数理统计方法,对该水域浮游植物的种类组成,优势种及季节更替,数量变化,时空分布等进行了统计分析,定量地展示了该水域浮游植物群落特征的周年变化。     

长波和水流作用下浮泥流动机理研究

基于宾汉模型,并运用量级分析方法建立了长波、水流作用下浮泥运动简化方程。简化后的浮泥运动方程是一个非线性的常微分方程。运用解析与数值混合的方法进行求解,计算量很小。讨论了水流对泥面的剪应力、波幅、波长、浮泥层厚度以及浮泥密度等多组参数对浮泥输运速度的影响。研究表明,存在波浪的情况下,即使水流对泥面的剪应力远小于浮泥屈服应力浮泥也能出现定向的输运。     

陆源污染物对连云港海域环境影响研究

应用沿深平均二维模型模拟了连云港海域的潮流场,分析了该海域的潮波特性,在此基础上,应用扩散方程对连云港海域的水污染扩散进行了数值模拟,得到了港域水体的半交换期;比较分析了西大堤对该水域水交换的影响;计算了港域水体的Lagrange余流场,并分析了其对污染物运移的影响,得到了港域几个典型位置的Lagrange轨迹;计算了港域的纳潮量,综合分析了港域水体的物理自净能力。     

洪季伶仃洋水域径潮动力作用机制及演变探讨

为揭示洪季伶仃洋水域径潮动力作用规律,基于历年定点观测数据,采用主潮通量算法和线性回归法定量剥离了主动力因子对流速的贡献。结果显示,该水域潮周期平均流速与潮差、径流量及其他动力因子相关性很好。潮周期平均流速始终与潮汐动力正相关,但其贡献近年有明显减弱。径流作用以往以随潮运动为主,削弱了潮流流速;近年其贡献变为涨潮期为负、落潮期为正。其他动力因子主要是垂向盐度斜压梯度力及季风等,在主槽水域其贡献涨潮期为正、落潮期为负,变化不大;但西滩水域“潮汐捕集”和储能机制对潮流流速影响作用被削弱。因此,伶仃洋河口湾较以往呈更多河道型水流动力特征,与近年伶仃洋水域围垦及水深增大等朝窄深形态发展密切相关。     

南黄海辐射沙脊群特大潮差分析

根据辐射沙脊群中部条子泥两翼沿海自建的4座潮位遥测站的实测记录,2012年10月17日新条鱼港站观测到了9.39m的特大潮差,不仅证实了20世纪80年代小洋口海域9.28m的潮差记录的可信性,而且刷新了此海域最大潮差记录。基于移动驻潮波和动力地貌理论,本文采用潮位实测分析、二维水动力数值模拟和潮滩地貌遥感解译等方法,阐述了特大潮差的动力成因及其地貌响应机理,提出了条子泥二分水同步潮位跳绳效应,从理论上分析了该海域实测特大潮差的合理性。如若改变最大潮差统计方法,该海域最大潮位差可达9.62m,关于辐射沙脊群对重新认识辐射沙脊群及中国沿海极值潮汐特征更具有创新价值。     

珠江口悬浮颗粒有机碳与环境因子的关系

本文应用逐步回归分析方法研究了珠江口悬浮颗粒有机碳与pH,Eh,盐度、化学耗氧量、硝酸氮、亚硝酸氮、活性硅酸盐的关系。由此得出的逐步回归的方程为 POC(μgC/L)=5527.06-667.56pH+9.71S影响悬浮颗粒有机碳的环境因子是pH和盐度。     

沉箱式防波堤静力与动力稳定性设计体型分析

将沉箱式防波堤滑移和倾覆稳定性设计方法分为三类：静力设计方法、不允许沉箱出现滑移和摇摆角的动力设计方法、控制沉箱滑移量和摇摆角的动力设计方法。建立了满足给定抗滑和抗倾安全系数条件下，按静力设计方法确定沉箱尺度的控制方程，研究了波浪条件和安全系数取值对沉箱长宽比的影响。通过动力数值计算分析了沉箱长宽比对沉箱滑移量和摇摆角的影响，并与传统静力设计理论进行了比较，讨论了控制沉箱滑移量和摇摆角的动力设计方法的可行性。     

1980-2020年东海沿海城市水域系统时空变化特征及驱动机制

开展东海沿海城市水域系统时空分布特征及驱动机制研究,促进高强度开发下沿海城市的水资源保护和社会经济高质量发展。基于东海沿海城市1980-2020年8期土地利用数据,结合土地利用模型和景观格局指数分析水域系统时空变化,以地理探测器揭示各水域系统变化的驱动因素。结果表明：（1）河流、海涂、滩地面积趋于下降,而湖泊和水库坑塘面积趋于增长,其水库坑塘扩张最为明显,增长幅度达80.73%。（2）水域系统转换剧烈,河流、海涂和滩地面积转出大于转入,而湖泊和水库坑塘面积转出小于转入,不同年份转换特征具有差异性,但均呈现出海洋→海涂→其他地类（耕地、建设用地、水库坑塘等）的转换特征。（3）水域景观整体上趋于复杂化和破碎化,最大斑块指数（LPI）、边缘密度（ED）、连通度（COHESION）、聚集度（AI）、香农多样性指数（SHDI）、香农均匀度指数（SHEI）均趋于下降。不同水域系统的景观类型水平指数具有差异性。（4）自然因素奠定了水域系统分布的空间格局,而社会经济因素加速了水域系统发生转换。     

乐清湾港区“浅水深用”开发方案的可行性分析

从建港条件、港池正常回淤和港池骤淤等方面,综合分析了乐清湾港区采取"浅水深用"开发方案的技术可行性。研究表明,乐清湾港区采取"浅水深用"开发建设是可行的,乐清湾港池骤淤可能性不大。对乐清湾港区"浅水深用"开发方案的几个关键技术问题进行了探讨:一是码头前沿线的确定,这不仅直接关系到码头投资和营运成本,还对今后乐清湾其它工程产生较大的影响。运用全寿命周期成本理念,通过对建设投资、疏浚方量、维护成本、营运成本等方面的比较与分析以及对码头前沿线位置进行模型试验研究和多方案比选后认为,码头前沿线采用400 m栈桥方案是最为经济合理的。二是港池大开挖技术方式合理确定。为减少港池回淤,开挖方式应采取非坑槽开挖,港池与深槽连通,南、北码头区港池疏浚连通。三是港池疏浚土资源综合利用。在港池开挖和维护中,要贯彻循环经济理念,加强对港池疏浚废土的综合利用。结合港区围垦陆域工程的实施、港池疏浚吹填和软基处理,对港池疏浚泥进行资源化利用,既解决沿海大量废弃疏浚泥的处理问题,又可避免疏浚泥对环境的污染。四是港池维护措施的制定。乐清湾港区港池开挖后,港池的骤淤量虽不大,但港池开挖后采取维护措施是必要的,应考虑经济合理的备淤深度,以减少开挖方量和维护量。五是固滩护滩措施的制定。考虑到双屿港开闸泄水对港区回淤的影响,对双屿港南侧滩地采取必要的固滩护滩措施,遏制或减少双屿港开闸泄水对滩地泥沙的掀动作用。六是应结合乐清湾港池疏浚与吹填工程,加强现场监测,进一步验证前期科研成果的准确性和可靠性。监测资料分析表明,前期科研成果的准确性和可靠性是有保证的。     

近岸水域波浪变形数学模型

本文采用波数矢量无旋和波能守恒方程建立了一个近岸水域波浪变形数学模型,模型中采用Ｂａｔｊｅｓ关系与波数矢量无旋,波能量守恒方程一起来求解近岸水域波浪折射绕射的联合影响的波浪要素。利用本文提出的数学模型对一个斜坡浅滩水域波浪折射绕射现象进行了验证,结果表明本文提出的近岸水域波浪变形的数学模型是可靠的,计算所得结果与试验结果是吻合的。     

水下圆形浅滩附近波浪绕射的计算

采用波数矢量无旋和波能守恒方程对圆形浅滩附近水域波浪绕射进行了数值计算,计算模型中采用Ｂａｔｔｊｅｓ关系与波数矢量无旋,波能量守恒方程一起联合求解圆形浅滩附近水域波浪折射影响下的波浪要素。本文的数值计算模型对圆形浅滩水域波浪折射绕射现象的验证结果表明,计算所得结果与试验结果是吻合的,数学模型是可靠和合理的,具有实用价值。     

上海岸滩动力泥沙条件的年周期变化及其与滩均高程的统计显示

统计得出长江口口门附近和杭州湾北岸各3个断面全年各月的平均海平面、潮差、向岸风频率、向岸风风速、向岸风指数（频率和风速的乘积）、离岸风频率、离岸风风速、离岸风指数、各风向平均风速、6级以上大风日数、长江入海流量、长江入海输沙量和近岸水域含沙量等13个动力泥沙要素及滩地平均高程的年变化特征。采用线性回归和多元回归方法，对月均滩高和动力泥沙间关系做相关分析。结果表明：（1）海平面、潮差、向（离）岸风频率、向（离）岸风指数、长江入海流量和输沙量、近岸水域含沙量以及滩均高程都有明显的年周期变化规律；（2）除口门内的1个断面（C）外、其他断面的月均滩面高程均同海平面、潮差和长江来水来沙条件有较明显的负相关显示，同近岸水域含沙量有较明显的正相关显示；（3）风（浪）虽是潮滩短期（数天至数周）冲淤循环的控制因子，但在以“月均高程”为单元的年周期中，其信息显示受到其他因子的干扰而不够显著。由于某些动力泥沙因子间本身具有良好的相关性，它们同滩高间的相关关系有些是假象，这反映了纯数学方法的局限性和运用动力地貌、动力沉积学知识进行机制解释的必要性。结论有：淤泥质潮滩年周期冲淤变化的影响机制远较砂砾质海滩复杂；长江口口门附近和杭州湾北岸潮滩月均高程的年周期变化主要受岸外水体含沙量和海平面等因子控制。     

波浪与多孔介质结构相互作用SPH模拟

应用经CSPM法和黎曼解修正后的光滑粒子流体动力学(SPH)方法,建立了主动吸收无反射数值波浪水槽,研究波浪作用下多孔介质结构的水动力特性。流体运动控制方程采用N-S方程,多孔渗水结构内流体的运动控制方程考虑渗流力的影响。数值计算结果给出了水槽内不同位置测点的波面历时曲线和越浪量随时间变化曲线,并同试验结果和Philip Liu的数值计算结果进行了比较。并对一个波浪周期内斜坡堤多孔介质结构内外的速度场和压力分布进行了讨论分析。计算分析表明,数值计算波面较Philip Liu的计算结果与试验结果吻合更好。说明应用SPH方法建立的二维数学模型能够较好地模拟破碎波在多孔渗水斜坡上的爬坡和越浪。     

转子式海流计在超浅海水域使用中有关问题的探讨

本文简要介绍了超浅海水域中直接测流的实际问题,讨论了海流计的动态方程及其特性。文中对转子式海流计在超浅海水域中使用的局限性也进行了探讨,并介绍了在表层水域中受波浪影响小的旋桨式海流计及其试验结果。