基于三维调和分离的同安湾口门断面冬季潮流和余流特征的分析

利用同安湾口门断面走航ADCP观测数据,采用基于高斯基函数的Candela空间插值方法,对海流进行空间三维的调和分离,并对分离的各分潮流与余流进行流场的回归检验分析,F(α=0.01)检验显示流场的回归效果显著.观测期间同安湾口门断面平均潮差为5.15 m,最小潮差4.38m,最大潮差5.98 m,断面上涨落潮最大流速分别为92.3、80.3 cm/s,潮流特征分析表明,同安湾口门断面的潮流运动形式为往复流,以半日潮流为主,约占70%潮流信息,潮流流速从海表面向海底递减.余流最大值为12.5 cm/s,空间分布上将同安湾口门断面一分为二形成北进南出的余流进出通道,这与以往余流格局的认识相符.     

珠江口八大口门径、潮作用动力过程研究

根据2006—2007年期间在珠江口八大口门进行的丰水期大、中、小潮3个航次、平水期和枯水期各1个航次的全潮同步水文观测资料,分析了八大口门的潮流特性、涨落潮通量等特征,并建立了逐时潮差与流量的相关关系。在丰水期小潮期间,八大口门受强热带风暴"碧利斯"带来的强降雨的影响,潮流特性、断面流量等水文特征出现较大的变化,逐时潮差与流量的相关关系与其他航次相比表现出不同的规律。在无强径流影响下,逐时潮差与流量的相关关系用线性方程拟合,相关性较好;但在强径流影响下,则采用二次多项式拟合较为合适,且拟合曲线的左右侧表现出涨、落潮过程的区别。     

长江口北槽航道淤积的灰色预测

长江口北槽是上海港的通海航道,年疏浚量高达1000×10~4m~3以上,且航槽淤积有逐年增加的趋势。本文从航道河势状态相似性出发,通过状态相似关联度,建立灰色模型GM(2·1),揭示多因素作用的航槽状态相似性发展过程,作出航槽近期淤积量的预报.为疏浚部门制定疏浚生产计划提供依据。     

非结构网格三维斜压模型研究人类活动对海南岛清澜潮汐汊道水动力影响

清澜潮汐汊道为海南岛东部一个典型的泻湖-潮汐汊道-沙坝系统,由于其优越的自然条件而成为开发的重点区域。近几年的人类活动主要包括:口门西侧的围填工程,航道的疏浚和八门湾泻湖内的围塘工程。采用SELFE模型,结合观测资料,研究了不同人类活动对潮汐汊道的潮波、潮通量与涨落潮历时、河口重力环流、盐水入侵和河口羽流的影响。结果表明不同的人类活动其对动力的影响不同,口门西侧围填工程减小了潮汐汊道的潮差,对潮通量和盐水入侵影响很小;航道疏浚则加大了潮差和潮通量,加强了河口环流和盐水入侵;泻湖内围塘工程使潮差有所增大,但减小了潮通量,对盐水入侵的影响不显著。口门西侧围填工程改变了河口羽流的路径,而航道疏浚则使河口羽流更加向海扩散。     

灌河口外航道整治模型试验研究

灌河口外为粉沙淤泥质海岸,口外沙嘴发育,形成主、副槽,拦门沙浅区水深仅2 m左右,波浪掀沙作用强烈,水沙运动复杂。利用波、流共同作用下物理模型试验研究灌河口外拦门沙深水航道整治后水动力变化及航槽回淤,特别是台风浪情况下航道骤淤问题。研究表明:灌河口外海域动力条件、泥沙环境以及工程涉及问题复杂,双导堤配合航槽疏浚整治工程能有效发挥减淤效果,通过双导堤间过流断面积补偿能有效降低工程对新沂河排洪的影响,正常条件下航道开挖年回淤约190~330万方,台风浪骤淤约为180万方,建议导堤根部加高以减少口门附近航道回淤。     

珠江河网1822号台风“山竹”期间风暴增水模拟及特性分析

基于ADCIRC模式和Holland台风模型,建立精细化珠江口风暴潮数学模型。针对2018年台风"山竹"在该区域的灾难性影响,模拟其在珠江河网引起的风暴增水过程,并着重分析了八大口门水道增水的时空分布特征和成因。结果表明:珠江口外海最大增水和2 m以上增水整体由外海向口门、东南向西北增大,最大增水范围为0.5～3.0 m;八大口门水道均出现超2.3 m的风暴增水,且在虎门、蕉门、洪奇门、横门、磨刀门等口门及水道出现超百年一遇增水;2 m以上增水历时0～5 h以上,由口门向西北干流递增;最大增水出现时间由口门向西北干流为台风登陆前2 h至登陆后10 h不等;河道口门走势和台风期径流对河网增水影响显著,在河网风暴潮预报和工程设计中应给予考虑。     

泉州湾潮流场的数值模拟研究

本文建立了水深平均的二维潮流数学模型,并利用该模型对泉州湾潮流运动进行了数值模拟研究,模拟的潮位过程、流速与流向均与实测值吻合良好。模拟结果演示了湾口至湾顶潮差逐渐增大、潮位滞后、涨落潮历时变化的特性以及湾内的流速、流态分布特征,表明了湾内潮流为正规半日潮,主航道内流速大于周边地区,潮流较强区域位于鞋沙南北潮沟,南槽流速大于北槽,口门内潮流具有明显的往复流特性,口门外潮流具有一定的旋转流性质。     

长江口铜沙老航槽自然回淤的初步分析

研究人工航槽的自然回淤规律和回淤上的特性变化,对航道进行合理的疏浚和维护具有重要的现实意义。本文试图就长江口铜沙老航槽自然回淤作初步分析。 一 长江口铜沙航槽于1982年2月将铜沙航槽Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区向南平移了800米,遂将原来的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区废弃(见图1)。     

淀山湖夏季水文特征分析

基于2008年6月14日～6月22日期间淀山湖水域实测水文资料探讨了夏季淀山湖水域水文特征。结果表明:(1)淀山湖水域感潮特征显著,潮波主要沿黄浦江上溯经拦路港、淀浦河、石塘港、西旺港传播入湖区,该水域潮汐以M2分潮为主,为非正规半日潮类型,湖区平均涨潮历时4.0～5.3h,平均落潮历时7.0～8.4h,最大潮差基本呈以拦路港为轴心渐次递减的分布格局;(2)湖区水流极弱,垂线平均最大流速介于0.02～0.05m/s区间;(3)商榻至拦路港航道以南水域,潮流往复流特征显著,主流向基本与各入流口门和主要出流口门——拦路港构成的轴线相一致;而商榻至拦路港航道以北水域则往复流性质较弱,涨潮流向相对较为分散;(4)夏季时,风生流和相应底部补偿流是控制湖区水流垂向分布格局的首要因素之一;(5)夏季时,珠砂港、商榻、白石矶和千灯浦等4个口门为淀山湖的主要入流通道,分别占总入流量的40.7%、39.2%、18.2%和1.9%;(6)夏季时,拦路港、淀浦河、西旺港和石塘港等4个口门为淀山湖的主要出流通道,分别占总出流量的84.0%、12.0%、2.5%和1.7%;(7)夏季时,本次测验中未加考虑的部分流量较小的口门流量以及湖面接收的降雨量对于严格的湖区水量收支平衡而言仍是不可忽略的。     

河口拦门沙航道整治方案及效果研究

在分析射阳港拦门沙航道一期整治工程建设后航道回淤特征的基础上,通过潮流泥沙数学模型分析研究了二期不同整治方案建设后的水流、含沙量及淤积分布特征,论证了不同方案的整治效果。研究表明:现状条件下由于导堤为潜堤,受越堤水流、口门回流等影响,一期工程建设后航道沿程普遍淤积。在一期导堤的基础上将导堤加高后有利于减小口门段航道淤积;将导堤延长后,淤积最严重的部位年淤强度有所减小,但在新的口门附近航道淤积仍然较严重;将口门宽度缩窄后,口门附近的淤积强度有所减小,但幅度有限;在航道内增加丁坝后,口门段泥沙淤积强度有所减小,但对改善中段航道淤积有限。     

基于FVCOM的泉州湾海域三维潮汐与潮流数值模拟

基于FVCOM海洋数值模式,采用非结构的三角形网格和有限体积法,建立了泉州湾海域高分辨率(26 m)的三维潮汐、潮流数值模型。模拟结果同2个验潮站和3个连续测流站的观测资料符合良好,较好地反映了泉州湾内潮汐、潮流运动的变化状况和分布特征,给出了M₂、S₂、K₁、O₁ 4个主要分潮的同潮图、表层潮流椭圆分布,以及模拟区域内最大可能潮差、表层最大可能潮流流速和潮余流分布。分析表明,4个分潮的最大潮汐振幅和迟角差分别为219 cm和19°,85 cm和25°,26 cm和12°,26 cm和9°;石湖港以东海域的潮波为逆时针旋转的驻波,以西海域为前进波;最大可能潮差由湾口的8.0m向湾内增加至8.8 m。湾内潮流类型为规则半日潮流,落潮最大流速大于涨潮最大流速,北乌礁水道为强流区,表层最大可能潮流流速为2.4 m/s;湾口潮流运动以逆时针方向的旋转流形式为主,湾内的潮流运动以往复流形式为主,长轴走向主要沿着水道方向,与等深线和海岸线平行;四个分潮流表层最大流速分别为1.4 m/s,0.58 m/s,0.12 m/s,0.10 m/s。余流流速大小与潮流强弱有密切的联系,表、中、底层最大余流流速分别为26 cm/s,20 cm/s,16 cm/s,三者在水平方向基本呈北进南出的分布形态。     

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。     

江苏如东西太阳沙及烂沙洋海域潮流泥沙数值模拟

基于不规则三角形网格有限差分法并考虑波浪及其破碎作用,建立了平面二维潮流场和泥沙场数学模型.该模型对有望建设成深水码头和深水航道的江苏如东西太阳沙和烂沙洋海域的潮流场和泥沙场进行了细化数值模拟.数值模拟结果表明：（1）本海区潮流基本上是顺深槽流动的往复流,潮流流速大,烂沙洋北水道和西太阳沙附近大潮涨落潮最大流速分别在2 m/s和1 m/s以上;（2）本海区的潮平均水体含沙量在0.5 kg/m^3以下,落潮含沙量大于涨潮含沙量;（3）小浪对水体含沙量影响很小,大浪作用下水体含沙量明显增加.     

Transport of salt and suspended sediments in a curving channel of a coastal plain estuary: Satilla River, GA

This study describes the transport of salt and suspended sediment in a curving reach of a shallow mesotidal coastal plain estuary. Circulation data revealed a subtidal upstream bottom flow during neap tide, indicating the presence of a gravitational circulation mode throughout the channel. During spring tide, landward bottom flow weakened considerably at the upstream end of the channel and changed to seaward in the middle and downstream areas of the reach, suggesting the importance of tidal pumping. Salt flux near-bottom was landward at both ends of the channel during neap tide. At spring, however, the salt flux diverged along the bottom of the thalweg suggesting that tidal pumping caused a transfer of salt vertically and laterally into the intertidal zone. Thus, landward flux of salt is maintained even in the presence of subtidal seaward flow along the bottom at the downstream end of the channel.Landward bottom stress is greater than seaward stress, preferentially transporting suspended sediments upstream. Compared with salt, however, the weight of the suspended sediments causes less upward transfer of sediments into the intertidal zone. Flood flow carried more suspended sediments landward at the upstream end compared with the downstream end. We speculate that secondary flow in the curving channel picks up increasing amounts of suspended sediments along the sides during flood and adds them to the axial flow in the thalweg. Since the landward flow along the bottom of the thalweg weakens and even reverses during spring tide, there appears to be a complex re-circulation system for sediments re-suspended in curving channels that complicates the picture of a net transport of sediments landward.     

杭州湾南部主水道内温度、盐度、潮流的变化特征

本文基于船载及锚定ADCP、CTD观测,获得了大、小潮时的温度、盐度、浊度、潮位、流速等观测数据,研究杭州湾南部的一个主要弯曲航道——螺头水道内的潮流动力学特性。螺头水道水深超过100 m、最大潮差大于2.5 m。涨潮时,强潮流速出现在水道北岸,落潮时,强潮流速出现在水道南岸,最大流速值分别为约2 m/s和1.8 m/s。受压强梯度、密度梯度、科氏力和离心力影响,涨落潮过渡时在水道的横断面产生较为明显的环流。夏季存在较弱的层化现象,深水处受环流的影响,盐度、温度的混合较强。锚定观测数据表明,温度、盐度的变化频率与潮流的变化频率相似,但存在高于M2分潮频率的谱峰值。因此,笔者认为潮流与横向环流的相互作用,可能导致更高频率的盐度和温度变化。     

Tidal dynamics in the strong tidal current environment of the Uldolmok waterway, southwestern tip off the Korean peninsula

Uldolmok waterway, located between an island off the southwestern tip of Korean peninsula and mainland, is famous for its strong tidal current that has a maximum current of about 6.0m/s. A series of field observations along with numerical modeling have been carried out in order to understand the tidal dynamics in terms of the force balance along the whole waterway and the energy balance in the narrowest part of the waterway. First, analysis of the ADCP current and the tide level variation data reveals that the tidal dynamics along the total waterway (channel) is balanced dominantly between the pressure gradient and linear bottom frictional forces, with the phase lag of sea level difference for the semi-diurnal constituents leading the current phase about by 10°. Secondly, the result of the numerical modeling reveals that the tidal energy flux vector flows toward the narrowest section, indicating that there should be related nonlinear processes. Through the numerical model experiment with multi-components, the convergence of (M₂ + S₂) tidal energy flux of 6.68 × 10⁷ Joule/s in the narrow area of the Uldolmok waterway is explained mainly by the energy consumption of 73% through the nonlinear generation of shallow water components and by the bottom frictional energy dissipation of 27%. This reveals that the remarkably strong nonlinear process dominates in the narrowest section of the Uldolmok waterway, compared with other areas, such as Yellow and East China Seas where the total M2 energy flux through the open boundary is balanced in terms of the bottom dissipation (Kang et al. 2003; Choi 1980).     

长江口浑浊带核心区北槽水动力特征研究

本文根据2015年长江口洪季浑浊带水域座底三脚架全水深范围观测数据，对北槽中下段纵横向流、余流结构、边界层特征等进行了深入研究，结果显示:（1）大潮潮流矢量特征在垂向上的变化差异最为显著；北槽中下段水流出现明显的横向输移，指向航槽北面；（2）横向流速在大潮期间的变化（垂线平均）为-0.10~0.39 m/s，小潮期间的变化为-0.13~0.25 m/s；横向平流对于北槽纵向物质输运有显著调整作用；（3）余流垂向差异大，底部几乎为0，小潮期间余流更强；周期性再悬浮的细颗粒泥沙可作为北槽最大浑浊带的重要物质来源；（4）传统六点对数流速拟合法获得摩阻流速误差较大，近底1 m区域高分辨流速剖面是准确获取底边界层参数的有效途径。     

苏北大丰港海域航道临时抛泥区悬沙扩散影响研究

以大丰港航道临时抛泥区抛泥为研究对象,建立苏北辐射沙洲大丰港海域二维潮流泥沙数学模型,研究了航道临时抛泥区抛泥后的泥沙运移特征及对周边航道、锚地的影响。研究表明,在地形和边界的约束作用下,抛泥区的水质点运动具有明显的往复流特征,大潮涨落潮水质点轨迹存在一定的流路分歧;抛泥区抛泥后,高浓度含沙水体呈南北条状形态,轴线与航道基本平行;涨急和涨憩时刻抛泥,悬浮泥沙对航道具有一定的影响,而落急和落憩抛泥,悬浮泥沙对锚地影响相对较大。     

三门湾外海的潮汐和潮流特征

针对2009年5月-7月三门湾外海D8和D9两个站位布放的防渔网底拖锚系ADCP连续观测获取的流速资料和水位资料,采用调和分析和功率谱分析等研究方法,分析了该海域的潮汐和潮流特征,结果显示:该海域潮汐类型为正规半日潮,近岸的D9站浅水分潮比离岸的D8站显著,潮汐呈现出回归潮特征。三门湾外海潮流半日分潮能量最大, 各层潮流呈现出旋转流性质;椭圆率随水深增加;M₂、K₁分潮流最大流速均在次表层最大;最大分潮流速发生时刻底层比中、上层提前约半小时;该海域潮流的半日分潮流以正压为主,全日分潮流则表现出较为明显的斜压性。     

潮汐汊口水流结构和动力特性研究

潮汐汊口作为河网的重要单元,关系到水沙以及可溶污染物、营养物质的输运和分配,对河口三角洲的水文过程、地貌沉积和生态环境,都有至关重要的影响。本文选取国内最大的珠江河网的分汊顶点-马口、三水分汊,基于一个大潮潮周期内走航ADCP测量,分析潮汐汊口各个支汊的流速过程及三维流速的时空分布特征;结合非稳态的调和分析算法和小波连续变换确定汊口处主要的潮汐组分,利用潮流分离技术,剥离出占主导作用的潮波信号并探讨潮波动力在潮汐汊口处的空间分布形态。研究发现,由于潮波在西江马口和北江三水汊道内传播的不对称性,两汊间的流速过程存在1.5 h左右的相位差。而连接西北江的岗根汊道,由于存在频繁的水体交换和弯道水流的特性,岗根断面的动力作用较为复杂,其最大垂向平均流速在涨落急时刻分别向左、右岸偏移,横向断面均出现了显著的顺时针二次流。