围填海工程对渤海湾风浪场的影响

为了深入了解围填海工程对波浪场特别是风浪场的影响,针对10 a 围填海工程对渤海湾地形岸线的改变,将 SWAN(Simulating Waves Nearshore)海浪数值模式应用到渤海湾,讨论了人类大工程对渤海湾风浪场的影响.采用欧洲气象中心每天4次的风场资料作为驱动,模拟渤海湾2000年和2010年的风浪场,着重分析岸线变化显著的3个港口工程(曹妃甸、天津港和黄骅港)附近海域的波浪要素变化.研究结果表明,工程建筑物存在后,有效波高呈减小趋势,港池和潮汐通道内的有效波高减小幅度较大.港口地理位置和海底地形也与岸线变化共同影响着港口附近海域的波浪场分布.围填海工程对波浪有效波高及周期影响的程度不大,有效波高减小值在0.2 m 以下,周期几乎不变.     

渤海岸线及水深变化对水动力影响的数值模拟

为探究渤海岸线及水深变化对水动力的影响,基于Delft3D水动力学模型,选用2003年和2015年作为围 填海前后的典型年份,建立了围填海前后岸线及水深条件下的渤海三维水动力模型,并对水动力场进行了模拟。通过对围填海前后潮波和潮余流的分析,得到了岸线及水深变化对渤海水动力场的影响。结果表明:填海后,岸线及水深变化会对渤海主导分潮M₂分潮产生较大影响,秦皇岛附近无潮点向西北方向偏移,渤海海域M₂ 分潮振幅总体减小;潮致余流场受岸线及水深变化影响较大,其中渤海湾曹妃甸港南部形成复杂的涡流,沿岸海域余流增大;滨海新区附近形成多个小范围环流,且天津港到黄骅港北部沿岸海域2015年余流比2003年增加3~5 cm/s;黄骅港南部形成一个逆时针环流,并且该处余流减小2~5 cm/s。辽东湾辽河口附近由于水深增加导致余流减小2~7 cm/s。莱州湾黄河口附近的逆时针环流向东南方向移动,黄河口北部余流略有减小,东南部余流明显增大,增加量最多能达到9 cm/s。刁龙嘴南侧顺时针环流减小,北侧顺时针环流增大4~9 cm/s。     

黄骅港地区岸线变迁及滩面—浅海区形态变化

在黄骅港附近岸段开展了岸线实地调查和潮间带年际监测,并结合历史资料和图鉴对比等手段,对黄骅港两侧岸线变迁及滩面—浅海区形态变化过程及其趋势进行了综合研究。结果显示:(1)黄骅港附近的岸线(老狼坨子岸段、大口河岸段)在过去50余年间普遍经历了岸线的蚀退过程。但进入20世纪80年代、特别是90年代黄骅港建设以来,建港及围海造陆工程使老狼坨子—冯家堡段的海岸线人为向海推进,而大口河岸段因人类活动较少、以及黄骅港防砂堤对沿岸流的阻隔,其岸线仍基本保持蚀退状态。(2)黄骅港建港对北侧的老狼坨子潮间带影响明显,造成该区现代沉积作用极为活跃,2004—2006年的滩面监测结果显示,其总体上保持淤高的趋势。南侧的大口河潮间带,2005—2007年的滩面监测结果显示,潮间带上部未见明显的变化、潮间带下部明显淤高。与80年代数据对比显示,这两个滩面的坡度均变缓。(3)近30年来,黄骅港海域河流作用日益减弱,海洋动力不断增强,塑造了废弃三角洲中—晚期地貌组合和潮道—泻湖沉积体系。1995年黄骅港建港以来,海洋水动力发生局部变化,并参与了对部分浅海区海底形态的塑造,但现有的数据表明,其影响仅限于潮间带和港口-航道防砂堤附近。     

拉格朗日拟序结构分析渤海湾岸线变化对物质输运的影响

科学评估围填海对海洋中物质输运的影响，对海洋环境保护和管理具有重要的意义。本文采用非结构网格有限体积海洋模型 （FVCOM） 模拟渤海湾 2004 年和 2018 年岸线变化前后水动力场，通过拉格朗日拟序结构的方法，评估岸线变化 对物质输运的影响。结果表明：岸线变化后，物质自近岸向湾内的扩散加强，且物质的输运通道和聚集区发生改变。曹妃甸附近原有清晰输运和聚集区域消失，物质向湾内输运；黄骅港阻碍了西部水体沿岸的南下路径，并在防沙堤顶部形成新的聚集区；渤海湾东南区域的物质输运通道向东延伸，输运能力加强，且聚集面积减小。     

围填海工程对澳门及附近海域水动力影响研究

基于长序列潮位资料,采用调和分析和MK检验方法分析了澳门水域及附近海域历史潮波特性,并建立大范围二维潮流数学模型,以珠澳人工岛及澳门新城A区等大型工程为研究对象,研究人类活动影响下的澳门及附近海域水动力变化特征。研究表明,澳门站的年平均高、低潮位在2005—2008年间发生突变,与岸线变化强度的增大存在直接关系;随着澳门围填海强度逐渐减弱,浅水影响系数逐渐减小,涨落潮历时差逐渐减小;1986—2019年间澳门水域潮位变化幅度较小,十字门水道附近涨落潮历时比由1.16增加至1.19,澳门水域涨落潮不对称现象由上游向外海逐渐减小。围填海工程导致澳门水道潮量减小,涨落急流速普遍减小,澳门新城A区人工岛及珠澳口岸工程附近产生雍水现象,流速亦呈减小趋势;围填海工程使得澳门岸线由曲折变为平缓,使得澳门水域内余流略微减小。     

渤海风暴潮对沿岸增水的影响及灾害风险评估

近10多年来,我国围填海工程发展迅速,渤海海岸线变化明显,岸线变化会改变潮波传播并影响风暴潮增水。基于FVCOM海洋动力学模型,利用潮汐和风场强迫,建立了渤海风暴潮模型,根据2000年岸线和2010年岸线,分别模拟了包括台风风暴潮和寒潮风暴潮在内的4次典型风暴潮过程,对模拟数据和实测数据进行统计分析,模拟结果与实测数据基本一致。研究了岸线变化前后,渤海风暴潮对近岸増水的影响,并对曹妃甸港、天津港和黄骅港的风暴潮增水灾害进行了风险评估。     

围填海工程对半封闭海湾水动力环境的影响

为研究围填海工程对海湾水动力环境的影响,本文基于二维数值模型MIKE21,建立了东山湾附近海域的潮流模型。对比观测数据发现,大潮期间的最高、最低潮位模拟误差在6 cm以内,小潮期间的误差相对较大;流速和流向的模拟误差在9%左右,最大误差出现在转流时刻;总体来看,模拟结果与观测数据吻合良好。在此模型基础上,研究了东山湾围填海前、后潮流动力、水体半交换时间和纳潮量等水动力要素的变化。结果表明:围填海后大范围的涨落流态与围填海前保持一致,大体上仍然呈现S-N走向,涨潮流偏N向,落潮流偏S向,往复流特征较为明显;从局部流场来看,涨落潮流场发生了一定的变化,围填海区域南、北两侧的流矢变化较为明显,涨潮流矢由偏N向改为偏E向,而落潮流矢由偏S向改为偏W向,同时受到围填海区域岸线的遮蔽效应,围填海南、北两侧水域的流速也有一定减弱,而西侧的流速则有一定增强;围填海实施前的水体半交换时间为220.5 h,实施后时间为239.4 h;纳潮量变化为-2.5%左右。研究表明,围填海工程对东山湾水动力环境的影响主要集中在工程区域附近,其对泥沙冲淤、生态环境等的影响将在后续研究中进一步探讨。     

人工岛工程对南黄海辐射沙脊群海域潮流泥沙影响研究

采用MIKE21二维水动力模型模拟了南黄海辐射沙脊群海域的潮流形态和含沙量,模拟结果与实测数据基本一致。在此基础上,模拟计算了围填海工程后辐射沙脊群海域的潮流和含沙量变化。结果显示工程对潮流和含沙量的影响主要出现在工程区附近。围填海工程使原本以弶港为中心呈扇形辐聚、辐散的潮流格局有所改变,形成东沙岛西侧南北向和高泥岛南侧东西向的两条潮流通道,并在一定程度上分割了条子泥南北两侧的水体。工程后含沙量的变化与平均流速的变化基本一致,在流速变大的东沙岛西北侧和高泥岛南侧海域,含沙量显著升高;在流速变小的条子泥南北两侧、东沙岛东侧及西南侧,含沙量显著降低。     

围海造地对天津港附近海域三维潮流场影响的数值模拟研究

近年来,渤海湾实施了围海造地工程,岸线的改变会影响渤海湾水动力特征。利用验证后的三维潮流数学模型ROMS对2003和2010年天津港附近海域潮流场进行了模拟,在此基础上,探讨了天津港附近海域的潮流特征、潮流的分层特点和围海造地引起的潮流场变化情况。结果表明:东疆港东北部与汉沽之间海域涨潮流速减小0.1~0.18m/s,落潮流速减小0.1~0.15m/s,南疆港北部海域涨潮流速减小0.05~0.1m/s,落潮流速减小0.05~0.1m/s,临港工业区附近海域涨潮流速减小0.1~0.18m/s,落潮流速减小0.1~0.15m/s,南港附近海域涨潮流速减小0.1~0.15m/s,落潮流速减小0.1~0.15m/s。     

人工岛工程对南黄海辐射沙脊群海域潮流泥沙影响研究（英文）

本文采用MIKE21二维水动力模型模拟了南黄海辐射沙脊群海域的潮流形态和含沙量,模拟结果与实测数据基本一致。在此基础上,模拟计算了围填海工程后辐射沙脊群海域的潮流和含沙量变化。结果显示工程对潮流和含沙量的影响主要出现在工程区附近。围填海工程使原本以弶港为中心呈扇形辐聚、辐散的潮流格局有所改变,形成东沙岛西侧南北向和高泥岛南侧东西向的两条潮流通道,并在一定程度上分割了条子泥南北两侧的水体。工程后含沙量的变化与平均流速的变化基本一致,在流速变大的东沙岛西北侧和高泥岛南侧海域,含沙量显著升高;在流速变小的条子泥南北两侧、东沙岛东侧及西南侧,含沙量显著降低。     

黄骅电厂二期工程温排水排放方案优选

在利用分步杂交有限元方法建立渤海湾潮流场的基础上,通过数值模拟的方法建立黄骅电厂温排水海域的温度场,对不同温排水设计方案进行了预测分析。设计方案充分考虑了排放口位置、排水量和温升对海域环境造成的影响,设计了一、二期工程排放口分建和合建时的五种方案。预测结果的对比分析显示,方案V(一、二期工程温排水集中由2排放)是最佳方案。     

近期长江河口南汇南滩水域水沙变化特征

基于南汇南滩水域2011年12月和2012年6月洪、枯季大潮的现场水文观测资料及2003年2月枯季大潮、2004年9月洪季大潮的历史观测资料,分析潮流历时、流速、优势流和含沙量等水沙现状和变化特征,探讨近年来该水域水沙变化的主要影响因素。结果表明:(1)目前,南汇南滩水域洪季大潮落潮流占主导优势,枯季大潮涨潮流占主导优势;(2)东海大桥及其周边促淤围垦工程后,洪季大潮落潮优势增强,涨潮垂线平均含沙量减少,落潮垂线平均含沙量增多;枯季大潮落潮优势减弱,涨、落潮垂线平均含沙量均减少;(3)近岸工程建设是南汇南滩水域洪季落潮优势增强、枯季落潮优势减弱的主要影响因素;涨、落潮垂线平均含沙量的变化主要与工程建设、流域来沙量减少、近岸沙体变迁等作用有关。可为河口河槽治理提供理论依据。     

渤海海冰漂移过程的数值模拟和试验

建立了一个包含潮流作用的准定常海冰动力学模式，利用实测风资料和计算的潮流场对辽东湾中部的冰块漂移过程进行数值模拟，模拟的冰块漂移过程和实况基本一致。表明模式具有反映冰漂移过程动力特征的能力。通过对各动力因子的数值试验，说明引入潮流作用的必要性，并分析了各动力因子在冰漂移过程中的作用。     

舟山绿色石化三维潮流特性数值研究

本文基于MIKE3平台建立宁波、舟山及其附近海域三维水动力模型,通过与实测数据进行潮流验证的基础上,对比了三维模型与二维模型的区别,并主要对舟山绿色石化三期围垦工程实施前后周边潮流场的变化影响进行了预测分析。结果表明:（1）同样的初始条件下,二维模型和三维模型的潮位和潮流验证结果都是良好的,而在某些情况下二维数值结果更接近于实测值;（2）三维垂向上的流速分布呈现出随水深增加而减小的趋势,总体上潮流拟合效果较好,其中0.6H水深以下的流速相对误差结果在10%～15%之间,考虑模型可能受未考虑风场和波浪影响的缘故,局部测站表层计算流速较实测值稍大;而垂向上的流向分布近乎一致;（3）围垦工程前后并未对工程周边潮流场有明显影响,仅在大鱼山岛东北侧、东南侧和西北角受“截弯取直”和小岛屿间水道围堵的影响,有局部潮流形态的改变。整体上看,以顺应岸线方向上的围垦工程布置方案会对局部近岸潮流产生影响,对外海大范围潮流场的影响几乎不计。     

Tidal bedforms in eastern part of the Bohai Sea

ＴｉｄａｌｂｅｄｆｏｒｍｓｉｎｅａｓｔｅｒｎｐａｒｔｏｆｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａＬｉｕＺｈｅｎｘｉａ,Ｓ．Ｂｅｒｎｅ,ＷａｎｇＫｕｉｙａｎｇ,Ｔ．Ｍａｒｓｓｅｔ,ＸｉａＤｏｎｇｘｉｎｇ,ＴａｎｇＹｕｘｉａｎｇ,Ｊ．Ｆ．Ｂｏｕｒｉｌｌｅｔ（Ｒｅｃｅｉｖｅ...     

秦皇岛海域海流特征及规模化养殖对其影响的观测研究

秦皇岛海域是辽东湾与渤海中部及渤海湾进行物质和能量交换的重要通道。本文基于海床基观测平台获取的夏秋季海流连续观测资料，运用调和分析和滤波等方法对该海域的海流特征及其对规模化养殖的响应进行了研究。结果表明:秦皇岛海域最显著的潮流是M₂分潮流，其最大流速介于20.0~36.9 cm/s之间，远小于辽东湾东部海域M₂分潮流最大流速；秋季秦皇岛海域余流流速介于0.2~2.5 cm/s之间，整体上较辽东湾东侧海域余流弱，辽东湾底层可能存在逆时针的弱环流系统；夏季秦皇岛海域M₂和K₁分潮流的最大流速均大于秋季；养殖活动对余流影响较大，养殖区中部A7、A8站余流的垂向平均流速比养殖区边缘A6站分别减小76%和18%左右。     

渤海的潮波系统及其变迁

采用二维非线性潮波微分方程对渤海M_2、S_2、K_1、O_1四个分潮进行数值模拟,得出四个分潮的潮波图,椭圆长短轴图,同潮流时图以及潮汐、潮流性质图和S_2与M_2、K_1与O_1的迟角差图。依此可以系统地了解渤海潮波系统的分布变化规律。依据30～40年代测得的渤海海图以及假设数十年后渤海的岸形对渤海进行数值模拟,从而了解过去和现在渤海潮波的变化情况,以及对未来潮波的变化作出判断。计算表明,从30年代到70年代以来,渤海南部的半日分潮波发生了很大的变化,而日分潮的潮波变化较小。