人工岛群分阶段建设对附近水沙环境影响的数值研究

以龙口湾正在兴建的龙口人工岛群和招远人工岛群为例,利用MIKE21软件建立龙口湾人工岛群附近海域水沙数学模型。在模型经过实测资料验证的基础上,设计了两大人工岛群整体建设和间隔期不同的分期建设方案,模拟不同方案对龙口湾潮流变化和海底冲淤演变的影响。结果表明,间隔期为9 a的分期建设方案中人工岛群水道内流速较大,周围海域泥沙运动相对稳定,确定为优选方案。     

龙口湾水动力特征及其对人工岛群建设的响应

基于龙口湾及附近海域的水文实测资料,利用Mike21数学模型模拟了人工岛建设前后的潮流、波浪、纳潮量及水交换率等水动力特征,探讨了人工岛群建设对龙口湾水动力环境的影响。结果表明,人工岛建设显著改变了龙口湾潮流场特征及水体运动路径,湾内受到人工岛的阻挡,流速普遍减小,局部区域潮流运动形式由往复流变为旋转流,流向变化较大,余流形成多个涡旋;湾外由于堤头挑流作用导致局部区域流速增大且余流流速增大,潮流运动形式未发生明显改变。受人工岛的掩蔽作用,人工岛及附近区域的波浪有效波高普遍减小。龙口湾潮位出现北部最大潮差变小、南部最大潮差增大的格局,壅水作用导致人工岛内部水道潮差变化明显。人工岛建设直接占据了龙口湾海域面积,导致其纳潮量明显减小,水交换率呈现南部和北部增大、人工岛北侧以及内部水道减小的特征,人工岛造成的水动力环境的改变是影响水交换率变化的主要原因。人工岛群建设导致龙口湾内的潮流、波浪、纳潮量以及水交换等水动力特征减弱,是引起龙口湾水动力条件变化的根本因素。     

波流共同作用下大型离岸人工岛群工程海床冲淤预测

采用波流共同作用下平面二维水沙数学模型,基于三角形网格剖分模式,对位于韩江河口附近海域的汕头市东海岸新城大型离岸人工岛群规划工程做潮流及泥沙数值模拟。研究结果表明:规划的人工岛群"白海豚"身体轴线布置方向与工程海域往复流主流向趋于一致,涨落潮流态平顺,该规划方案实施后对周围海域水动力的影响范围主要集中在人工岛群附近海域,流速有增有减,但变化幅度较小。规划方案实施后海床冲淤变化规律:人工岛群波影区以淤为主,迎浪侧以冲为主,局部区域最大冲深可达2m以上,应注意采取护底措施。由于韩江河口属于强浪区,应关注大浪引起的坡底淘刷。     

港珠澳大桥人工岛水下滩槽演变的数值模拟与工程检验

港珠澳大桥地处伶仃洋的湾口水域,东、西人工岛分别位于伶仃洋大濠深槽两侧。人工岛水域水深流急,潮流正面冲击人工岛,易造成人工岛海域水下地形发生大的变化与调整,最终形成以人工岛为中心的局部滩槽新格局。在大桥工程设计阶段,采用伶仃洋二维潮流泥沙数学模型,对人工岛建设后的伶仃洋水沙环境和水下地形冲淤进行了模拟计算。模型预测结果表明,人工岛对伶仃洋水域的水沙环境影响集中在人工岛上、下游各5 km水域内,人工岛呈冲刷趋势,岛体上下游形成以岛为中心的梭状淤积体。人工岛建设10年前后的水下地形冲淤变化结果表明,人工岛建设引起的海床冲淤变化趋势与数学模型预测结果基本一致,此为当初采用的数学模型预测效果提供了良好的佐证。     

莱州湾东岸沿岸输沙率及冲淤演化动态分析

采用美国<海岸防护手册>的CERC公式对莱州湾东岸的沿岸输沙率进行计算;同时根据莱州湾东岸自身特征,采用岬间海湾平面平衡形态经验模型-抛物线模型对莱州湾东岸的平衡状态进行预测,结合两者分析得出莱州湾东岸的冲淤演化动态:屺姆岛南侧西端略有冲刷;龙口湾顶基本无泥沙进出;招远岸段遭受严重的侵蚀;石虎咀处于淤积状态.针对侵蚀岸段提出了防止海岸蚀退的对策.     

木兰溪河口及邻近海域春季水文环境特征及悬沙输移机制分析

基于2016年春季航次观测数据,分析了木兰溪河口及邻近海域温度、盐度及浊度等水文环境要素特征;并运用通量机制分解法分析该区兴化湾南日水道连续观测站位资料,以揭示该海域悬沙输移的控制机制。结果表明,春季兴化湾及邻近海域温盐变化受木兰溪径流、浙闽沿岸流和台湾暖流共同控制,湾外东南侧海域受高温高盐台湾暖流控制,西北侧近岸海域受低温低盐的浙闽沿岸流显著影响。调查海域悬沙浓度总体较低,外海泥沙通过南日水道向兴化湾内输移,但净输运量非常有限,仅为0.32×10~(-4)kg/(m·s)。平流输沙与潮泵输沙是南日水道泥沙净输运的主要机制,底沙再悬浮作用较显著,且剪切扩散效应也不容忽视。     

曹妃甸浅海人工岛工程海底泥沙冲淤

浅海人工岛建设改变了周边海洋环境动力边界条件,引起周边海域泥沙冲淤变化.对卫星遥感数据和地形测量数据进行了对比分析,结合研究区风浪、潮流、悬浮泥沙分析了海底地形变化原因,研究了周边海域的泥沙冲淤规律,并对淤积和侵蚀的程度进行了量化评价,提出可以对护岛潜堤进行优化设计,此研究对类似浅海人工岛建设具有指导作用.     

招远砂质海岸岸滩演化特征

基于表层沉积物、卫星影像和水深地形等资料,结合岸滩演化数学模型、表层沉积物起动流速等方法,对招远砂质海岸的岸滩演化特征和控制因素进行了初步研究。结果表明,由于受春雨码头和人工岛群建设影响,界河口附近海域由侵蚀转为淤积状态,春雨码头附近海域侵蚀程度加剧。波浪控制着研究区表层沉积物分布和泥沙运动,人工构筑物建设是造成研究区海岸冲淤变化的主要原因。潜堤建设能有效减少波浪对堤后海岸的影响,对蚀退岸线保护效果明显。     

招远砂质海岸岸滩演化特征CSCD

基于表层沉积物、卫星影像和水深地形等资料,结合岸滩演化数学模型、表层沉积物起动流速等方法,对招远砂质海岸的岸滩演化特征和控制因素进行了初步研究。结果表明,由于受春雨码头和人工岛群建设影响,界河口附近海域由侵蚀转为淤积状态,春雨码头附近海域侵蚀程度加剧。波浪控制着研究区表层沉积物分布和泥沙运动,人工构筑物建设是造成研究区海岸冲淤变化的主要原因。潜堤建设能有效减少波浪对堤后海岸的影响,对蚀退岸线保护效果明显。     

冬季波浪与人工岛联合作用下日月湾海滩冲淤演变特征

人工岛作为一种新兴的海岸工程, 它的建设所引起的岸滩冲淤和防护问题日益受到人们的关注。本文以海南万宁市日月湾人工岛为例, 通过4期实测海滩剖面数据和多时相遥感影像, 分析了冬季波浪与人工岛联合作用对日月湾海滩冲淤变化的影响, 并结合海区波况, 探究了海滩冲淤变化机理。研究表明, 日月湾海区冬半年的平均有效波高与波浪周期明显强于夏半年, 且波浪强度整体上呈现逐年上升的趋势, 但在人工岛建设前后变化幅度较小; 人工岛建设对海滩地貌变化有强烈影响, 海滩呈现出岛后淤积而两侧侵蚀的显著特征, 岛影区海滩不断淤积, 岸线向海淤进达200m, 甚至可能与人工岛相连形成连岛沙坝, 人工岛后两侧海滩侵蚀, 岸线向陆一侧蚀退最大距离达50m; 海滩在冬季波浪和人工岛共同影响下, 岸滩自北向南依次表现为稳定、侵蚀、淤积、相对稳定、略有侵蚀或淤积、侵蚀、淤积的冲淤变化特征。     

人工岛建设对龙口湾表层沉积物粒度及黏土矿物组成特征的影响

通过对2013年采自龙口湾的表层沉积物样品进行激光粒度分析和X-射线衍射(XRD)分析,根据其表层沉积物粒度及黏土矿物组成分布特征,来探讨大规模人工岛建设对龙口湾表层沉积物粒度分布及黏土矿物组成特征的影响。结果表明,龙口湾沉积物粒度以粉砂为主(62.90%),黏土(18.05%)和砂(19.05%)的质量分数相近。龙口湾表层沉积物的黏土矿物组成与莱州湾整体沉积物组成相近,其不同组分质量分数表现为伊利石蒙皂石绿泥石高岭石,但个别矿物的含量仍存在一定差异。表层沉积物粒度分布及黏土矿物的组合特征表明,尽管龙口湾的沉积物仍以沿岸河流输沙、风沙和岛岸侵蚀为主,但沿岸大规模人工岛建设已对其组合特征产生重要影响。粒度组成上黏土质量分数略有升高,砂质量分数略有下降;黏土矿物组成上表现为蒙皂石的最大质量分数升高24.55%,绿泥石和高岭石的最大质量分数均下降35%左右,而伊利石质量分数最高且变化不大。通过对龙口湾表层沉积物粒度分布及黏土矿物组成特征的研究,可在一定程度上揭示大规模人工岛建设对龙口湾的沉积环境的影响。     

随机波浪作用下黑泥湾冲淤演变的数值模拟

近岸海域潮流、波浪动力条件复杂,单纯考虑潮流输沙对底床冲淤演变的影响可能存在较大的偏差.基于局地较长时期海浪场统计特征,将随机波浪因子引入底床冲淤演化模拟研究中,采用ECOMSED模式进行了不同波浪动力条件影响下黑泥湾海域冲淤演化的数值模拟,并与现场观测资料进行了比较,取得了较好的结果.结果表明,黑泥湾及附近海域存在较稳定的N-S向潮余流,这在整体上是本区泥沙输运的重要影响因素;湾内海域基本处于冲淤动态平衡,冲淤格局与其地形、海流流速和波浪场分布有关,楮岛周围与镆铘岛东面近岸海域以侵蚀为主,镆铘岛南部近岸以淤积为主;随机波浪要素的引入对冲淤演变模拟结果有较大的影响,引入波浪要素后的模拟的结果与海图更为接近.     

华南岬湾海滩冲淤演变特征及其机制分析—以南澳岛前江湾为例

岬湾海滩在华南地区普遍分布,众多海滩面临侵蚀退化问题,对其海滩冲淤演变特征及机制的研究具有重要的现实意义。本文以粤东重要的旅游海岛南澳岛南部的前江湾为研究区,利用滩面调查、遥感影像数据与历史海图和实测水深数据,研究1970—2022 年海滩冲淤特征,并从水动力、沿岸输沙、稳定岸线形态等方面,探讨人类活动对海滩冲淤演变的影响机制。结果表明：前江湾海滩蚀淤演变在东南沿岸码头防波堤海岸工程建设前后呈现不同的空间变化特征,切线岸段前期侵蚀、后期侵蚀加剧,弧形岸段前期淤积、后期侵蚀;人类海岸工程造成的岬角位置变化和沿岸输沙受阻是影响海滩蚀淤演变的主要机制,导致岬湾岸线平面形态变为不稳定状态,区域沉积物的亏损也加剧了海岸失衡;自东向西的沿岸输沙的不均衡对其海岸线演变的空间特征起控制作用。     

莱州三山岛—刁龙嘴近岸海域冲淤特征

以2013年莱州三山岛黄金海岸海滩剖面等实测资料为基础,结合海图和遥感影像等历史资料,利用数值模拟、泥沙起动流速计算和沿岸输沙计算等方法对研究区的冲淤特征进行了研究,并在此基础上初步探讨了影响冲淤演变的主要因素。结果表明,2009—2012年期间王河口至黄金海岸东端之间岸线保持平衡,黄金海岸岸线全线后退,处于侵蚀状态,黄金海岸西段至刁龙嘴之间岸段由于养殖池建设部分岸线向海推进;1984—2004年期间研究区整体处于侵蚀状态,等深线呈不同程度后退;2004—2013年期间研究区整体呈侵蚀状态,近岸海域侵蚀量在0.5~1m之间,7m等深线以深海域呈微淤积状态,淤积量0.5m;人类活动是影响研究区近期冲淤变化的根本因素。     

泉州湾泥沙运移与冲淤变化

运用"粒径趋势分析"方法研究泉州湾泥沙净输运趋势,借助210Pb测年法测定湾内北水道的沉积速率,并通过海图对比计算海湾冲淤变化.结果表明,泉州湾总体处于淤积之中,但湾内冲淤分布不平衡:北水道淤积程度重,其中上游是湾内的现代沉积中心;南水道是泥沙输运出湾的主通道,局部略微侵蚀.湾内涨、落潮流路的平面分异和地形条件的制约是北水道淤积的主要原因,强劲的落潮流以及径流是南水道成为泥沙输运主通道的主要动力条件.     

乳山湾泥沙运移趋势及蚀淤分析

采用单宽输沙、沿岸输沙、海图对比及钻孔分析等方法,研究了乳山湾内泥沙运移趋势及蚀淤量变化两方面问题,蚀淤分析将乳山湾划分为:东汊、西汊、潮流通道和口门4部分进行讨论。研究认为乳山湾以河流来沙为主,湾内泥沙主要被落潮流带出湾外,在口门附近沉降形成落潮流三角洲,湾外两侧岸段破波带泥沙主要向口门方向运移,而悬移质泥沙主要被涨潮流带向湾顶。淤积区域集中在东西两汊及口门附近,潮流通道以侵蚀为主,东汊淤积速率为0.4~13.2 cm/a,口门附近淤积速率为6~20 cm/a,潮流通道侵蚀速率在5.7~23 cm/a之间。     

岬湾海岸中人工岛建设对岬角涡旋及海湾地形冲淤的影响——以海南岛铺前湾为例

岬湾海岸中一般在岬角的右侧与左侧（面向大海方向）分别发育顺时针与逆时针涡流。这些涡流的存在对泥沙输运、海底地形演变、污染物扩散等都具有重要影响。而在海洋中岛屿的存在将产生局部的岛后尾流。如岛屿与岬角距离较近，岛后尾流可能与岬角涡旋相互作用，反之则相互影响较小。本文以海南岛铺前湾为例，研究在岬湾海岸中湾口处的人工岛建设对湾内涡旋的影响，并进一步分析人工岛建设对整个海湾海底冲淤变化的效应。本项研究主要采用COAWST模型进行研究。结果表明，大潮期在海湾内发育大范围的顺时针涡旋，小潮期涡旋发育不明显，以东向余流为主。人工岛建设并未影响整个海湾的涡旋结构，但人工岛分隔了湾内顺时针涡旋，且在周围产生局部的逆时针与顺时针涡旋。海底冲淤变化的基本格局为湾内以淤积为主，人工岛建设加强了这种趋势，但在人工岛与岸线之间的狭窄通道内，海底出现冲刷。本项研究对岬湾海岸的科学开发管理具有一定意义。     

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。     

柘林湾多口门潮汐汊道动力地貌的演变

潮汐汊道是连接内湾和外海、维持港口通航和水体交换的枢纽,其演变特征是整个澙湖、海湾地貌体系研究的基础。选取典型多汊型潮汐汊道系统——柘林湾为研究对象,以实测资料和历年海图、地形图为基础,结合SELFE(semi-implicit Eulerian-Lagrangian finite-element)模型,研究多汊型潮汐汊道水动力结构、泥沙运动及自然和人类活动影响下的演变特征。结果显示,20世纪70年代澄饶大联围之前,共享柘林湾125km2纳潮水域的5个汊道同时维持稳定;围垦工程后,西侧2个汇潮口门封闭,纳潮面积减少50%,导致湾内动力减弱,韩江来沙中断,湾外浅滩冲刷,泥沙向湾内输送,30多年来三百门水道显著淤积,小金门稳定,大金门冲淤调整,小门水道淤积不稳。围垦工程后小金门水道的纳潮面积变化甚少,水动力及输沙仍为落潮占优,汊道环流发育,汊道断面冲淤微调,维持稳定;大金门汊道所控制的纳潮面积减小1/3,口门涨、落潮流速不对称性减弱,汊道冲淤调整;小门水道纳潮面积剧减一半以上,汊道延长弯曲,大金门与小门水道的环流结构加剧了该汊道的淤积和不稳定。     

梅山港水道的冲淤演变

梅山港水道位于杭州湾以南、舟山群岛西侧的穿山半岛与梅山岛之间,是象山港口北岸沿岸小型潮流通道。根据历史资料,对梅山港水道岸线变迁、滩槽变化、纵剖面变化、横断面以及区域冲淤变化等进行了定量的研究。结合实测水文泥沙、地貌形态、沉积、人类开发活动等资料进行综合分析后认为:梅山港水道平面形态轮廓深受沿岸历史围涂筑塘的影响;梅山港水道整体上处于缓慢淤积的趋势;水道平面形态和泥沙运移特征具有涨潮槽的特性;七姓涂围涂工程等人类活动可能加剧梅山港水道的淤积过程。