港口工程影响下莱州湾西南侧海域水动力演化特征

河流输沙、水深地形演变、大型海洋工程的建设均会对海洋水动力产生明显影响。本文基于MIKE21数值模型,对不同时期水深岸线条件下莱州湾西南侧海域的水动力演变特征及潍坊港建设对水动力的影响进行研究。结果表明,1984~2007年,黄河现行河口东南侧高流速区位置向SE向移动,莱州湾湾口及西南侧海域流速增大,增大幅度在10 cm/s左右。潍坊港10 km引堤工程的建设导致引堤端头处流速增大10~20 cm/s,引堤两侧流速减小15~20 cm/s,流向偏转量在10°~40°;潍坊港扩建工程的建设导致防波堤端头处流速增大5~20 cm/s,两侧海域流速减小5~20 cm/s,流向偏转5°~20°。黄河口沙嘴的形成对其南侧海域形成有效掩护,而潍坊港工程的建设对其两侧海域起到一定的掩护作用,导致该海域有效波高显著减小,水动力强度减弱。     

黄河清水沟流路大嘴的形成对莱州湾潮流场影响的数值研究

黄河口于1976年改道清水沟流路入海,入海河沙淤进致使莱州湾西岸局部岸线向海推进约21 km,在0,5,10 m等深线处分别向海推进21,17,16 km。按黄河口改道清水沟流路前和改道后的莱州湾岸线和海底地形分别建立模型,计算了黄河口改道前后的莱州湾潮流场。结果表明,黄河大嘴的形成,致使其两侧涨落急计算流速减小了40 cm/s之多,其东侧形成一个东西宽约8 km、南北长6 km的流速增大区,该流速增大区涨落急时刻计算流速较改道前增大30 cm/s以上;莱州湾西部海域计算主流向偏转,偏转量在27°~108°之间;清水沟流路大嘴形成前后,莱州湾东部潮流场变化不明显。     

洋山深水港区码头导流堤工程对附近海域流场的影响

为了研究上海国际航运中心洋山深水港区四期工程导流堤工程对周边海域流场的影响,采用MIKE21里面的HD模块构建杭州湾及长江口海域整体潮流数值模型,分别对导流堤建成前后附近海域流场进行数值模拟,分析导流堤建成后工程附近海域流场特征。研究表明:导流堤建成后,四期码头前沿较大范围的回流区和缓流区基本消失,导流堤和四期码头前沿海流流向基本与码头走向保持一致,流速有所增大,导流堤的建设使码头前沿海流得到很好的改善,起到了归顺潮流的作用,有利于码头前沿水深的维持及船舶靠离港的安全。     

海庙港新增通用泊位工程水动力数值模拟

海庙作业区是莱州港的重要组成部分。根据吞吐量预测,现急需建设#5、#6泊位并对码头前沿水域进行疏浚。本文采用MIKE21中HD模块建立渤海湾潮流模型,研究工程建设对水动力环境的影响。为了得到更精确的结果,采用嵌套网格离散工程海域。将数值模型的结果与测站的观测结果进行了对比。潮流的相位差为10min,潮位差10cm。计算得到的潮流流速也与观测结果吻合良好。根据验证结果,作者认为本文建立的数值模型可以比较精确地预测潮流场。基于工程前后不同的岸线和水深数据,分别建立了工程前后的数值模型,通过结果对比,得到以下结论:(1)海庙作业区位于太平湾南部,该海域的潮流为非正规半日潮型,平均涨潮历时大于平均落潮历时,日不等现象较为明显。(2)落急时刻海庙作业区整体水流方向为SW-NE向;涨急时刻海庙作业区北部海域水流流向主要为N-S向,向南逐渐改变为NNW-SSE向。(3)工程建设前,起到挑流作用的主要是作业区西部的堤防;全部工程建设后,起到挑流作用的主要是作业区西部的新码头岸线;工程建设导致码头西部在涨急、落急时刻的流速均有所增大,且增幅超过10cm/s,岸线的变化导致水流方向变化较为明显,最大值超过20°。(4)港池的开挖导致作业区南部水域水流速度明显减小,流态平顺,有利于港池的靠船作业的顺利进行。需要注意的是:港池流速变小有利于泥沙的沉积;来沙方向的来沙量对于港池清淤的间隔时间影响较大,在实际工程中应给予相应的措施。     

围填海工程对莱州湾水动力条件的影响

本文采用数值模拟的方法研究了2003—2013年10年来围填海工程建设对莱州湾水动力环境的影响。结果表明2003—2013年围填海工程的建设导致了莱州湾海域面积减小7.38%;围填海工程使莱州湾流速整体呈减小趋势,流速减小超过4cm/s面积约占整个海湾面积的24.3%,流速增加大于4cm/s区域仅占4.0%,流向变化整体较小;莱州湾的纳潮量明显减小,平均纳潮量减小了5.57%;围填海工程建设使莱州湾水交换率略有减小。围填海工程弱化了莱州湾的海湾属性。     

九龙湾海域整治工程的水动力及水质影响数值研究

对威海九龙湾海域进行二维水动力-谱波和水动力-水质的耦合计算?分析,研究堤防建设工程前后潮流场、波浪场的变化,并对工程导致的水质变化进行数值计算、分析。潮流场的数值计算结果与实测潮位、流速、流向值进行对比,验证了该模型的准确性。计算结果表明,工程建设对海域潮流场的影响主要集中在距工程位置1.3km范围以内海域;工程建设改变了周边的波浪传播方向,使得掩护范围内的水域的波浪作用明显减弱,有利于后方岸滩的保护;施工期所产生悬浮泥沙对海洋环境的影响主要位于施工区1km范围内,其范围以外海域受到的影响不大。     

基岩海岸围填海工程后的流场变化

对舟山岑港北侧基岩海岸围填海工程前(2006年)、后(2008年)水文测验资料进行对比分析,得到该工程所在海域潮流场变化的初步结果.用数值试验的方法进行数值模拟,预测围填海工程对周边海域流场的影响,并对流场预测结果的可靠性进行了分析和讨论,结果表明:(1) 利用数值模拟方法对海岸围填海工程后潮流场的预测结果基本上能如实反映实际工程后的潮流场变化情况;(2) 围填海工程对潮流场的影响范围主要集中在围填海堤的前沿,围堤附近的流速减小,在离围堤一定距离的小范围海域,流速增大,随着离围堤距离的增大,围填海工程对潮流场的影响逐渐减弱;(3) 为全面反映工程海域的潮流场状况,应合理布设水文观测点的断面分布,这对模拟工程所在海域的流场将起重要作用.     

莱州湾潮余流及粒子运移特征

为掌握莱州湾潮余流特征和粒子运移特征，文章采取平面二维数值模拟的方法，计算得到莱州湾的潮流场，并分析潮流结构；在潮流场的基础上，计算和分析欧拉余流场；通过在不同位置释放自由运动的粒子，得到潮流作用下自由运动粒子的运移轨迹。研究结果表明：莱州湾涨潮时的最大流速约为2.19 m/s，落潮时的最大流速约为2.66 m/s，且均在湾口处出现最大流速；莱州湾欧拉余流速度较小，且湾口附近较大而湾内较小；莱州湾分布均匀的粒子在自由运移时出现不同程度的聚集，且整体运移趋势是向岸聚集。     

最近50a来莱州湾西—南部潮流动力演变的数值模拟研究

根据1959、1984、2002年测量的海图,基于二维浅水方程分别构建了3个年份的莱州湾潮流场模型,研究了最近50a来莱州湾西—南部潮流动力演变规律,揭示黄河河口沙嘴形成演变对莱州湾西—南部潮流动力的影响。结果表明,最近50a中在沙嘴外围一直存在弧形高流速带,在弧形高流速带外围又有潮流剪切锋,潮流剪切锋包括内涨外退式和内退外涨式两类。随着河口沙嘴的不断向海延伸,莱州湾西—南海域的等潮位线呈以沙嘴为中心的辐射式格局;弧形高流速带整体向外海移动,其范围和流速也随之不断增大;剪切锋历时变长、间隔时间变短、南北跨度变大;但弧形高流速带和潮流剪切锋始终位于青坨子以北海域。对照同期海岸地貌演变,在弧形高流速带、潮流剪切锋等共同作用下,大部分黄河入海泥沙的输运路径和沉降范围仅限于青坨子以北,导致海岸地貌以此为界呈现显著的差异性演化。     

苏北废黄河口滨海港建设对近海水沙和床面冲淤的影响

以废黄河三角洲海岸盐城市滨海港的建设为背景，通过建立二维潮流泥沙数学模型，模拟建港前后水动力场环境与泥沙运移变化，分析滨海港建设对近海水沙的影响。南北堤建成后，流速变化主要集中在防波堤建设区域15 m等深线以内海域，变化量为-0.8～0.5 m/s。北堤堤头流速增幅明显，除大潮落急外港区均处在流速减小区，流速衰减幅度最高可达0.6 m/s。建港工程造成海域内潮汐不规则性减弱，主要分潮的平均振幅比降低约10%。建港工程对近海地貌格局的影响集中在港区周围8 km范围，且基本在16 m等深线以内海域，淤积区域分布在港区口门周围，冲刷区域分布在北堤堤头，床面变化随着时间推移加剧。     

潮流对老虎石海滩养护工程响应的数值预测

为研究老虎石海滩养护工程对老虎石浴场及周围岬湾的水动力环境的影响,利用MIKE 21建立工程区海域二维潮流数学模型,通过实测流速、流向对模型进行验证,将验证后模型参数运用到工程设计方案下潮流场的模拟,比较分析工程前后水动力环境的变化。潮流场比较结果表明,修建潜坝会使得工程及其附近的潮流场发生小幅变化,但对该海域整体的潮流动力环境影响甚微。工程后老虎石海域的潮流动力仍然很弱,对保存海滩上人工养护的泥沙是非常有利的。     

围（填）海工程对厦门湾潮流动力累积影响的初步研究

利用2007年厦门湾岸线和地形,对数学模型的参数进行验证,在验证结果达到规范要求的基础上,对厦门湾5个典型历史时期岸线和地形下的潮流场进行模拟计算,并根据数值模拟结果分析不同期间围（填）海工程对厦门湾潮流动力的累积影响.到2009年,通过嵩鼓断面和厦鼓断面的潮量分别减少了54.9%和24.5%,而通过同安湾湾口断面的潮量减少了23.7%.围（填）海工程对厦门湾湾内流速大小的影响比较明显,厦门西海域和同安湾海域的主要航道及湾口流速变化尤为明显.嵩鼓水道流速减少了40%以上,厦鼓水道流速减少了20%以上.结果表明：由于诸多围（填）海工程建设,致使海域面积大量缩小,进而引起了厦门湾纳潮量显著减少,潮流动力条件明显降低.     

刘公岛海域潮流泥沙数值模拟研究

本文以刘公岛旅游码头扩建工程为例,探索平面二维数值模式MIKE21FM在海洋工程环境影响评价工作中的应用。在MIKE21FM的基础上,建立了刘公岛周围海域潮流场数值模型和泥沙输移数值模型,分析和预测刘公岛旅游码头工程建设前后周边海域的水动力条件和泥沙冲淤状况。数值模拟的潮位、潮流流速和流向与实测资料吻合较好,表明MIKE21FM能精确有效地模拟刘公岛及其周围海域潮流运动过程和特征。对工程建设前后数值模拟结果比较分析,表明工程建成后对周边海域的水动力特征和地形地貌环境影响甚微,为该工程的设计和规划提供技术依据。模拟结果表明,MIKE21FM模式能够模拟实际工程中的复杂流动,可以在海洋工程环境影响评价中推广应用。     

胶莱人工河道水质点输运轨迹的数值模拟

利用二维水动力数学模型模拟胶莱人工河道潮流运动,并分析了胶州湾湾口设置潜堤前后胶莱人工河道水质点的运动轨迹和水位变化过程。结果表明,开通胶莱人工河道能够使黄海的胶东湾海水向渤海的莱州湾输运,但不设置潜堤时从胶州湾到莱州湾的海水输运平均流速较小;设置潜堤后胶州湾水位高于莱州湾水位的时间变长,从黄海到渤海之间的水体输运能够得到加速。计算结果还表明,潜堤顶部与平均水面距离较小时,黄、渤海之间水体输运较快。     

渤海岸线地形变化对潮波系统和潮流性质的影响

采用有限体积近岸海洋模型FVCOM,基于渤海2004和2014年的岸线地形数据,构建渤海2个年份的三维潮汐潮流数值模式;通过数值模拟研究,探讨了渤海岸线地形变化对潮波系统和潮流性质的影响。数值模拟结果表明:岸线地形变化后,半日分潮潮时在渤海湾、莱州湾和渤海中部东南海域提前,在辽东湾和渤海中部西北海域滞后;振幅在渤海湾及辽东湾增大,在莱州湾及渤海中部减小;位于秦皇岛和黄河口的半日分潮无潮点位置分别向西南和东南方向移动。渤海绝大部分海域全日分潮潮时提前,振幅增大,位于渤海海峡的全日潮无潮点位置向东移动。潮流性质系数在莱州湾增大,在渤海其他大部分海域减小,渤海规则半日潮流海区范围略有增加,不规则半日潮流海区范围相应减少。     

大连湾岸线变迁对海域水动力环境的影响

基于1979-1988年、1989-1998年、1999-2009年3个时段的数据资料,对大连湾海域面积和岸线长度的变化进行了统计,给出了30年间大连湾海域面积和岸线长度的变化速率。采用MIKE21软件的HD模块建立了潮流场模型,得到了对应不同时段的潮流场。通过对模拟结果的对比分析得出30年间的围填海工程对大连湾湾口水动力条件的影响很小但对湾顶的水动力条件的影响十分显著。湾顶潮流流速的明显减小,不利于湾顶的水质交换。     

集约用海对莱州湾水动力环境影响的数值模拟研究

在考虑水体斜压的基础上利用MIKE3三维数值模型的HD和Ecolab模块,对莱州湾的水动力环境进行了数值模拟,并将验证良好的该模型用于分析预测集约用海工程的实施对莱州湾水动力环境造成的影响。研究结果表明:工程并不会大范围改变莱州湾海域的水动力特征,影响主要集中在工程区附近,距工程新岸线约20 km处,流速变化率在15%左右甚至更小;工程造成海湾纳潮量在大小潮期分别减小0.29%和1.07%,海湾与外海水交换能力被削弱,可能会导致湾内水体污染加剧;工程实施后海湾PO_4-P平均浓度升高,DIN平均浓度降低,N/P比下降,海域磷限制作用被削弱。     

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。     

连云港埒子口海域潮动力特征及其变化

为研究连云港埒子口海域潮流动力特征及其对周边海岸工程的响应,以及为治理埒子口闸下淤积问题提供参考,建立了基于有限体积法离散二维浅水方程的数值模型。采用实测水文资料对模型率定和验证,应用模型分析埒子口潮流动力特征和建设徐圩港防波堤和灌河口导堤后埒子口海域潮流动力的变化。模拟结果表明,建设工程后潮流动力变化较大,埒子口海域涨急流和落急流方向改变,涨、落潮平均流速均减小,距离工程区域越近,流速变化越大。埒子口海域潮流动力减弱将会加重上游挡潮闸的闸下淤积问题,致使埒子口排水不畅,进而增加沂北地区的洪涝风险,所以,相关部门应及时采取措施,保证埒子口排涝畅通。     

广利河口至港池段潮波的传播及变形

莱州湾西部的广利港处于广利河和溢洪河的汇合地带,因广利河和溢洪河的流量很小,尤其是冬季,几乎无淡水流入,实际上它是属于潮汐水道。当潮波进入河道后,由于水深变浅,河床变窄,受地形等因素影响,致使潮波变形,特别是河口至港池一段,潮汐变得更加复杂,因此进一步研究该区域的潮汐,对广利河口港口建设和开发利用,