长江口深水航道工程南导堤越堤水沙运动观测研究

通过现场观测对长江口深水航道工程南导堤越堤水沙运动规律进行深入研究.结果表明:1)存在越过南导堤指向北槽的净输沙运动,观测期间,堤顶单宽涨潮通量与单宽落潮通量之比约为10∶1,堤顶单宽涨潮输沙通量与单宽落潮输沙通量之比约为25:1;2)经初步估算,观测期间越过S4～S5段南导堤输向北槽方向的泥沙总量约为156.5×104t;3)越堤水流携带的泥沙绝大部分可以通过坝田进入北槽.     

杭州湾口门中部水沙输运机制初探——以岱衢洋为例

根据2012年9月在杭州湾口门中部外侧海域岱衢洋主槽内获得的包括大、中、小潮的垂向流速和悬浮泥沙观测资料,利用机制分解方法计算了岱衢洋的水沙输移通量等特征,分析并讨论了各个输沙项对总输沙量的贡献,解释了杭州湾水沙进出外海的输运机制。研究结果表明:研究区域单宽涨潮量大潮为小潮的2.3倍,单宽落潮量大潮为小潮的1.6倍。从小潮到大潮的余流和单宽净输水量由向海变为向陆;单宽涨潮输沙量大潮为小潮的4.5倍,单宽落潮输沙量大潮为小潮的2.7倍。单宽输沙量表现为小潮和中潮向海,大潮向陆的特点,大潮单宽净输沙量约为小潮和中潮的2倍;在各输沙项中,平流输沙主要来自水体净输移(拉格朗日余流决定)对悬沙输移的贡献,平流输沙方向小潮向海,中潮和大潮向陆,其中大潮和小潮时平流输沙在各项中贡献率最大;潮泵输沙小潮和中潮向海,大潮输沙向陆,中潮时潮泵输沙贡献率在各项中贡献率最大;垂向净环流输沙方向均向陆,大中小潮悬沙含量的垂向的差异是导致小潮垂向净环流输沙量大,大潮输沙量小的主要原因;杭州湾中部通过岱衢洋通道与外海泥沙交换的主要形式是大进大出、反复搬运,而在一个完整的半月周期内外海泥沙净进杭州湾的量相对较小。     

潮沟系统水沙输运研究——以长江口崇明东滩为例

本研究以崇明东滩2015年4月实测潮间带水沙数据为基础,分析了潮沟、盐沼及光滩的水沙特征,重点研究了潮沟系统及邻近潮滩潮周期内悬沙通量情况。结果表明:（1）潮沟表层沉积物比潮滩细,二者平均中值粒径分别为21.7 μm和33.0 μm,悬沙粒径由海向陆逐渐变小;（2）大、小潮沟潮周期内潮流均以往复流为主,垂向平均流速分别为15.4 cm/s和34.6 cm/s;盐沼界和光滩则以旋转流为主,平均流速分别为11.3 cm/s和28.9 cm/s;（3）潮沟中的高悬沙浓度出现在涨潮初期,最大可达7.5 kg/m3,而潮滩高悬沙浓度则出现在潮落潮中期和高水位时刻;大、小潮沟和盐沼界站涨潮阶段平均悬沙浓度大于落潮阶段,光滩站则相反。潮沟悬沙主要来自邻近水域,而潮滩悬沙则与滩面表层沉积物密切相关;（4）潮沟在潮周期内净输沙方向均指向滩地,大潮沟潮周期单宽净输沙量可达4.0 t/m;盐沼界处垂直岸线和沿岸输沙强度相近,净输沙由海向陆,潮周期离岸输沙强度为1.0 t/m;光滩沿岸输沙强度远大于垂直岸线输沙,光滩净输沙由陆向海。研究揭示了潮间带潮沟系统的强供沙能力以及研究区域光滩冲蚀,盐沼植被带淤积的动力地貌过程。     

长江品崇明东滩盐沼前缘地带悬浮泥沙横向通量的潮周期变化

对长江口崇明东滩盐沼边缘及邻近光滩处的水深、流速和悬沙含量的潮周期变化过程进行了现场实测,并对横向悬沙通量进行了计算和分析.研究结果表明,在平静天气条件下光滩和盐沼上的流速过程有明显差异,植被缓流作用在落潮期更为显著,流速在涨潮由光滩向盐沼不断增大.与涨潮流速优势相对应,涨潮期平均悬沙含量是落潮期的1.8倍.横向悬沙通量以向岸输移为主,悬沙总通量与潮次内最大水深的四次方呈显著正相关.在平静天气条件下潮汐作用控制着盐沼前缘地带泥沙输移水平,盐沼滩面保持稳定淤积,前缘光滩淤积速率高于盐沼处的,盐沼逐渐向海延伸.在大风天气条件下潮次内的流速和悬沙含量水平提高了数倍,悬沙输移量大增,净输移仍以向岸方向为主,在盐沼上部和前缘光滩均可能在短期内发生大量淤积.     

长江口崇明东滩盐沼前缘地带悬浮泥沙横向通量的潮周期变化

对长江口崇明东滩盐沼边缘及邻近光滩处的水深、流速和悬沙含量的潮周期变化过程进行了现场实测,并对横向悬沙通量进行了计算和分析。研究结果表明,在平静天气条件下光滩和盐沼上的流速过程有明显差异,植被缓流作用在落潮期更为显著,流速在涨潮由光滩向盐沼不断增大。与涨潮流速优势相对应,涨潮期平均悬沙含量是落潮期的1.8倍。横向悬沙通量以向岸输移为主,悬沙总通量与潮次内最大水深的四次方呈显著正相关。在平静天气条件下潮汐作用控制着盐沼前缘地带泥沙输移水平,盐沼滩面保持稳定淤积,前缘光滩淤积速率高于盐沼处的,盐沼逐渐向海延伸。在大风天气条件下潮次内的流速和悬沙含量水平提高了数倍,悬沙输移量大增,净输移仍以向岸方向为主,在盐沼上部和前缘光滩均可能在短期内发生大量淤积。     

长江口九段沙岸滩的短周期地貌动力过程

根据2006年5～10月(洪季)长江口九段沙上沙两固定断面的逐月滩面高程测量及表层沉积物的粒度分析结果,尤其是应用"碧利斯"台风前后的实测水文地貌资料,结合同期表层悬沙浓度的逐日观测资料,开展了九段沙岸滩地貌动力过程及沉积物对台风响应的研究.结果显示,长江口九段沙上沙东南岸滩演变表现为"岸冲滩淤"的变化规律,即堤岸呈现冲蚀,潮滩在冲淤变化中总体趋于淤积.2006年"碧利斯"台风期间,九段沙上沙波高达2.56 m,增水1 m多,强浪伴随增水,导致滩面平均蚀低6.4 cm,最大蚀深为20.2 cm.台风作用造成滩面冲刷,沉积物粗化,台风过后滩面迅速回淤,粒径变细.这充分表明,暴风浪是引起九段沙上沙岸滩及其沉积物短期突变的重要动力因素.河口潮滩冲淤对流域水沙变化有较敏感响应,长江来水来沙变化是制约潮滩季节性冲淤演化的重要因子.岸滩短期变化主要原因在于波浪掀沙和潮流输沙的联合作用.由于潮流和潮位位相不一致,造成涨潮流携高含沙量水体上滩落淤,落潮流携低含沙量滩水归槽,涨潮输沙淤滩被波浪刷滩所掩盖,如此往复,潮滩淤积.最后分析了上沙抛石堤的护岸保滩作用及不足之处,并提出了加固措施.现有的上沙抛石堤能防御常浪冲刷,受台风浪袭击时仅能抵御堤岸蚀退,石堤自身的毁坏难以避免,需经常修护;在潮沟口应设涵洞;基于台风浪的巨大能量,抛石堤块石需增大增重.该研究结果可为河口湿地的保护和建设提供科学依据.     

长江河口南汇嘴潮滩近期演变分析

南汇嘴潮滩位于长江口和杭州湾的交汇地带,受长江口和杭州湾北岸两股潮流的控制,近年来由于低潮滩促淤围垦工程导致其水流和泥沙运移、沉积和地貌发生了显著的变化。根据近期水文泥沙观测资料及1993年、1998年、2003年、2005年的实测地形图资料,分析了南汇嘴潮滩近期演变特征。研究结果表明:1993-1998年为淤涨期;1998-2003年为冲淤调整期;2003-2005年呈现向外淤涨的趋势。而造成这一趋势的原因主要包括潮滩海洋动力作用、长江入海泥沙变化及近岸海岸工程建设等。     

港湾淤泥质潮滩的周期变化

浙江三门湾为典型半封闭强潮港湾,淤泥质潮滩十分发育,存在沉积地貌相带分异。潮滩发育过程中,冲刷和淤积状态交替,形成涨落潮周期、大小潮周期、年周期、多年周期和风暴的“潮滩循环”,与动力环境因素的周期变化相关;台风引起剧烈滩槽交换,是其重要的非潮汐因素。由于毗邻潮汐汊道,湾内宽广蓄潮区导致强劲落潮优势流,自然状态下潮滩及潮下带淤积缓慢。据210Pb和137Cs分析,近百年来长期平均沉积速率为0.56～0.81cm/a.但自60年代以来,湾内大量围涂堵港,导致潮下带浅滩与深槽淤积加快。     

舟山螺头水道悬沙数值模拟研究

建立了以舟山螺头水道海域为重点研究区域的平面二维潮流泥沙数学模型,模型对螺头水道海域2005年1月的悬沙场进行了模拟,将模拟结果与实测资料进行比较,二者吻合较好,模拟结果分析表明:螺头水道内含沙量由西至东逐渐减小,涨落潮主流流路的差异使得水道内存在两股相反的悬沙净输运趋势,但总体净输沙方向为落潮流方向;含沙量与涨落潮流过程密切相关,水道内以平流输沙作用为主,沉降及再悬浮作用小,是长江口及杭州湾向外海输沙的主要通道而非主要沉积区域.     

粤西水东湾现代沉积环境特征与泥沙搬运路径

对粤西水东湾沉积地貌单元的现代沉积物分布特征分析与泥沙净搬运矢量计算表明，滨面斜坡沉积物主要由砂粒级物质组成，粒级参数Ｍｄ，ＱＤ和ＳＫ具有从海向岸、自东向西变化的总趋势，泥沙净搬运趋势以向岸和西北为主。落潮三角洲沉积物较其邻近滨面斜坡有所粗化，分选从中部向两侧变好，泥沙在落潮流与波浪驱动下沿落潮三角洲边缘向西运动。口门内潮汐通道深槽泥沙净搬运趋势指向湖。湖区的沉积物以泥质为主，分选中等至差，并形成绕涨潮三角洲的泥沙环流元。     

长江口深水航道三期工程后北槽洪枯季水沙运动特征研究

利用长江口深水航道三期整治工程前后,北槽洪枯季各测点水沙资料初步探讨了北槽洪枯季水沙运动特征。研究结果表明,北槽洪枯季潮周期平均含沙量分布自上而下总体呈"低-高-低"的分布态势,中段含沙量较高。洪季北槽各测点潮周期平均含沙量与潮周期平均流速相关性较差,北槽泥沙输运以平流输移为主。枯季两者相关较好,北槽泥沙运动则以起悬输运为主。北槽悬沙输运主要以欧拉输运为主,洪季北槽悬沙净输运率要明显大于枯季。洪季北槽中段潮泵及垂向环流作用最为明显,枯季,除北槽上段外,潮泵及垂向环流作用较小,水沙输运方向较为相近。造成洪季北槽中段潮泵作用及垂向环流输沙较大的原因是由于北槽中段滩槽泥沙交换频繁,涨潮流经南槽拦门沙及九段沙滩面后,挟带一定高含沙水体进入北槽,进而造成北槽中段潮泵及垂向环流输沙明显。     

钱塘江河势变迁与径潮流相互作用研究

基于平面二维水沙床耦合地貌模型,反演了1958年1月至1964年12月连续枯水年期间钱塘江尖山河段的主槽摆动过程,揭示了河势由顺直到弯曲的主要演变规律和内在机制.结果表明,在低径流和强潮流作用下,丰水年形成的北部落潮槽逐渐淤积形成浅滩,南部涨潮槽冲刷发展形成南、北两支,两槽间江心滩发育壮大,形成弯曲河势.河床冲淤主要集中在前两年内,潮汐周期内涨潮初期冲刷、涨憩和落潮初期淤积,区域淤积泥沙主要来源于下游杭州湾,北槽前期淤积为落潮型淤积,后期为涨潮型淤积.河势变化使得区域潮差增大潮动力增强,南槽涨落潮流速显著增大.顺直河势下,江心滩南北两侧分流比差异不大,涨潮期间南侧略高、落潮期间北槽略高.弯曲河势下,南槽水深和纳潮量增加,涨、落潮分流比均显著增大至75％以上.     

长江口北港口门海域悬沙输运机制分析

根据2012年10月24日至11月1日在长江口北港口门海域获取的沉积动力学数据,采用输运通量分解方法分析水沙输运机制。结果表明,长江口北港口门附近海域涨、落潮期间底部悬沙浓度与近底部流速呈显著线性相关,存在显著的再悬浮作用;潮周期内的悬沙输运具不对称特征,涨潮悬沙浓度大于落潮悬沙浓度,悬浮泥沙有向陆输运的趋势。拉格朗日平流输运是影响悬沙输运的主要贡献项;潮泵效应(尤其是潮汐捕捉效应)以及河口垂向环流作用是两个次要影响因素,在影响程度上前者比后者略大。观测发现,长江口北港口门海域潮流除了具有涨落潮流速、历时等不对称现象外,还具有流速结构不对称的特征,进而导致涨、落潮底部湍流混合程度不对称与输沙不对称,这可能是造成悬沙向河口内输运形成最大浑浊带的重要因素。     

乐清湾的动力沉积过程

主要采用二维潮波、泥沙输运途径的数值模拟，定量地展示了泥沙在乐清湾内的输运途径和沉降过程。模拟结果表明，乐清湾大致以10m等深线为界，其东部的涨潮流主要来自玉环岛与横趾山之间的深槽；水流在一周日内的轨迹为一宽约1km的狭带；此流态有利于泥沙向南的净输运，从面明利于此海域深水航道的维持。10m等深线以西水流轨迹为一较宽的带状结构，有利于泥沙向西、西北的净输运。华歧潮滩附近水流运动轨迹得于泥沙向北、向西的净输运，从而有利于华歧潮滩的发育。本文还定性讨论了楚门潮滩特征的成因,主要是漩门口堵截前丰富的湾外泥沙以及驻波型潮波与漏斗状地形。     

科氏力对河口分汊的影响

以长江口、黄河口、珠江口、闽江口等几个分汊河口为例,分析了科氏力在河口分汊中的作用。结果表明,涨落潮流路分歧主要通过形成涨落潮冲刷槽和中央缓流区浅滩而逐渐使河口产生分汊;水面横比降则以横向环流和横向切滩两种形式,或堆积或冲刷,导致河口分汊。     

杭州湾庵东浅滩地貌演变规律

杭州湾南岸庵东浅潍的地貌演变具有长周期、多年周期和年周期变化。浅滩舌部的进退、摆动,以及滩面高程和潮沟系统的变动,是周期性演变的主要表现。地貌过程各控制因素通过杭州湾湾口和湾顶两个高混浊带提供的输沙通道,以及浅滩输沙结构的调整,间接或直接影响浅滩的演变,出现各个层次的动力-地貌响应关系。其中长周期和多年周期响应与长江及钱塘江两河口系统的调整有关,枯水条件下河口系统上移,庵东浅滩供沙不足;丰水条件下,两输沙通道会于庵东浅滩,促进了浅滩的淤涨。在年周期的小尺度演变中,波浪条件具有重要的影响。     

长江口南汇嘴潮滩短期冲淤演变及其动力机制研究

潮滩地形的冲淤演变规律可以在一定程度上反映动力作用与地貌特征之间的相互耦合机制.根据近几年在长江口南汇嘴潮间带多断面连续观测资料,探讨区域内潮间带滩地的近期冲淤演变特征及其主要影响因子.研究结果表明:(1)南汇嘴潮滩近期主要呈现淤涨态势,而且年内过程季节性差异明显;受区位差异影响,不同观测断面的潮滩冲淤演变呈现特征不尽相同,断面1冲淤变化最为显著,年最大冲淤厚度均在10cm以上;(2)在波浪、潮流的作用下,区域内沉积物很容易被掀动悬扬,而且输沙环流系统的存在有利于悬沙向浅水区输运且在该区域内沉降淤积,从而为潮滩发育提供泥沙来源;(3)受"碧利斯"台风引起的风暴潮天气影响,研究区域内潮滩出现"大冲大淤"现象,即台风强侵蚀期过后滩面高程短期内恢复明显.由此可见,潮滩短期冲淤演变特征是各种动力因素作用下的综合体现.     

南汇近岸水域近底层泥沙运动和边滩沉积

根据长江口南汇近岸水域17个站的水文泥沙同步观测资料,阐述了该水域近底层泥沙的流速、悬沙浓度的分布和变化。经无量纲潮流动力值的计算表明,研究区存在一个包络南汇边滩先向东南继而向南延伸的舌状高能量区,与高悬沙浓度分布区相一致。通过对悬沙运动和涨、落潮周期流向的分析,揭示了长江口向杭州湾底层泥沙输移的规律,其底层泥沙输移主要集中在低潮位时段,输移时间约占潮周期的36%,其中以南汇边滩向杭州湾输移的时间为最长,大、小潮都在5h以上,与其相关联,在芦潮港水域下层存在着一股东西向的高悬沙浓度的水体。据盐度、潮流、悬沙浓度等要素,并结合絮凝沉降分析得出,南汇边滩的沉积强度是潮滩>潮下带>深水区;边滩舌尖前缘水域的泥沙沉积时间与水体出现向东偏南或向西流的时间一致,这可视为近年来南汇水下沙嘴向东偏南伸展的原因之一。     

蓬莱近岸海域夏季悬浮泥沙输运及控制因素

基于2019年6月在蓬莱近岸海域实地观测获取的样品和数据，研究了海流、温度、盐度和悬浮泥沙的时空分布特征，利用小波分析、单宽通量机制分解和Richardson数等方法，探讨了悬浮泥沙的输运机制和控制因素。研究区悬浮泥沙在平面上呈以登州浅滩为中心向周围海域逐渐降低的分布特征，垂向上呈由表层至底层逐渐升高的趋势。悬浮泥沙浓度变化与潮流变化具有较好的正相关关系，但在时间上滞后1～2 h。研究区单宽净输沙率为7.84～43.12 g/(s·m)。平流输运在研究区悬浮泥沙输运过程中占主导地位，垂向净环流输运次之。潮流是研究区悬浮泥沙输运的主要动力，悬浮泥沙净输运方向与余流方向一致，登州水道南部悬浮泥沙由西向东输运，水道中部悬浮泥沙由东向西输运，南长山岛两侧悬浮泥沙呈向水道输运的趋势。研究区海域部分水体层化现象明显，水体混合受到抑制，悬浮泥沙的分布和输运受到潮流、水体混合和地形地貌共同控制。     

河口地貌对潮汐不对称性影响的数值模拟研究

河口地貌形态对潮汐不对称性的产生和发展有着至关重要的作用。本文根据英国Humber河口数据建立了概化模型,研究了在同一纳潮量情况下,主槽断面形态、平面形态和河口收缩率对河口潮汐不对称性的影响。结果表明,较深的主槽能使相位差峰值出现较晚且峰值更大,从而影响局部区域的涨潮流强弱,主槽越浅,最大落潮流速越小,落潮所需历时越长,河口更倾向于涨潮主导,窄潮滩倾向于涨潮主导型,宽潮滩倾向于落潮主导型;平面形态沿程收缩且长度较长的河口涨潮主导型最强,此外,河口宽度沿程缩窄会加大主槽的余流流速,减小潮滩的余流流速;随着河口平面收缩率的增强,主槽的余流流速减小,潮滩余流流速增大,潮滩更倾向于涨潮主导。本文进一步丰富了河口地形地貌变化对潮汐不对称性影响的认识,可为河口区工程建设和管理维护提供科学依据。