黄河口二维潮波泥沙有限元数学模型及应用(Ⅰ)——模型及其验证

分析了建立黄河河口泥沙有限元模型的必要性,并结合黄河河口实际情况,建立了黄河河口二维潮流和泥沙数学模型。从数学模型模拟计算得到的潮位、流速和冲淤验证结果可以看出,由模型模拟的潮汐和潮流的等海洋动力特性以及泥沙冲淤和海底变形都与实测资料一致,表明建立的河口泥沙二维有限元数学模型可进行黄河河口的潮汐、潮流和泥沙运动及海底冲淤演变的模拟与预测。     

黄河口二维潮波泥沙有限元数学模型及应用(工)--模型及其验证

分析了建立黄河河口泥沙有限元模型的必要性,并结合黄河河口实际情况,建立了黄河河口二维潮流和泥沙数学模型。从数学模型模拟计算得到的潮位、流速和冲淤验证结果可以看出,由模型模拟的潮汐和潮流的等海洋动力特性以及泥沙冲淤和海底变形都与实测资料一致,表明建立的河口泥沙二维有限元数学模型可进行黄河河口的潮汐、潮流和泥沙运动及海底冲淤演变的模拟与预测。     

青草沙水库工程对附近水域河床冲淤的影响

青草沙水库是长江河口的一个重大工程,显著改变了北港上段的河势。河势的变化会引起流场和泥沙质量浓度的变化,进而影响河床的冲淤。本文应用三维水动力和泥沙数值模式,计算和分析了青草沙水库工程对附近水域流场、泥沙质量浓度和冲淤的影响。青草沙水库工程建设后,北港河道束窄,导致水库北侧河道主槽流速和泥沙质量浓度增加。水库工程使得进入北港的径流量和纳潮量减少,导致青草沙水库以东、北港下段和拦门沙区域流速和泥沙质量浓度下降。应用半理论半经验河床冲淤公式和模式计算的工程前后流速、泥沙质量浓度和水位数据,给出了由水库工程造成的河床冲淤变化分布。在水库以北北港水域发生普遍冲刷,冲刷强度最大可达2~3 m,冲淤分布和量值与工程前后实测水深变化吻合良好。数值模式较好地模拟了青草沙水库工程对附近水域冲淤分布的影响和变化量值。     

崎岖列岛海区百年冲淤特征及其原因

由南、北两列岛屿群组成的崎岖列岛海区,近百年来总体表现为淤积,年均淤积速率约２．３ｃｍ／ａ。然而,不同时期表现不同的冲淤演变过程。通过图件对比分析并结合海区水文泥沙和长江口河槽演变的研究得出,近百年来该海区总体冲淤演变主要受制于长江口河槽演变：而局部的冲淤变化与该海区独特的动力泥沙及其峡道效应有关,海区的冲淤分布特点反映出峡道效庆的显著影响。     

半封闭港池取水前后泥沙回淤预测研究

运用泥沙冲淤的二维数值模拟和半理论半经验公式,分别计算取水前后半封闭港池泥沙回淤分布和回淤量的变化。数值模拟计算得出取水前港池泥沙回淤分布较均匀,取水后港池各部区域随其水流流态而有不同的回淤率;经验公式计算表明取水后港池回淤率增加6 mm/a,取水回淤贡献率为14%。     

基于MIKE21的江苏如东海上风电场泥沙冲淤数值模拟

为研究江苏如东海上风电场工程建设造成的泥沙冲淤状况,建立了工程前苏北沿海及其外海水动力及泥沙输运网格模型。在潮位、潮流与泥沙含量验证准确的前提下,将风电场区域内75台风机划分为12个风机群,每一个风机群以桥墩构筑物的形式添加进MIKE21网格模型中,进行工程后泥沙冲淤数值模拟。研究表明,苏北沿海及其外海水动力场与泥沙输运特征基本符合实际情况。对比工程建设前后泥沙冲淤变化可知,工程海域的年冲淤变化整体呈现淤积趋势,强度在0.88 m/a～1.66 m/a左右;桩基迎水面及其后方主要呈现淤积趋势,两侧呈现冲刷趋势。35 Kv海底电缆线区域附近有一定程度的床面冲刷,需要对该海域进行工程运营后的监测。     

湛江湾填海工程对海床冲淤的影响预测

建立了湛江湾泥沙数学模型,模拟了湛江湾海床冲淤演变,模拟结果表明,湛江湾海床较为稳定,年冲淤强度小,模拟冲淤分布与历史海图资料得出的长期演变趋势符合。模型用于湛江湾围填工程对海床冲淤变化的影响预测,结果表明工程后海床冲淤强度没有明显的改变。另外,优选了围填方案,估计了港池的淤积强度。     

现行黄河口海域泥沙冲淤的定量计算及其规律探讨

本文利用现行黄河口海域多年的水深测量资料,用计算机绘制了黄河口冲淤等值线图和冲淤立体图。在此基础上,详细地分析研究了黄河口海域泥沙冲淤变化的规律和特点。从定量的角度,为河口治理及各种海洋工程建设提供了科学依据。     

淤泥质海岸围垦促淤计算方法研究与应用

海岸围垦工程实施后,将会改变地形及边界条件,并对工程区的水动力及泥沙冲淤产生影响。针对淤泥质海岸的特点,选取适当的经验参数,在平面二维潮流的基础上应用半经验半理论的泥沙冲淤计算方法,并考虑波浪对沉降机率和水流挟沙能力的影响,建立了淤泥质海岸围垦促淤的计算方法。同时,以舟山市钓梁围垦二期工程作为实例进行分析,利用工程区实测水文泥沙资料,确定当地挟沙能力公式参数,并对区内进行冲淤计算,得到冲淤强度的分布,通过实测资料的对比,取得了满意的结果。其中,考虑波浪效应后的计算结果更符合实测资料,波浪对该围垦工程促淤效果的影响比例在0.76%~17.5%之间,不能忽略。     

舟山岛马岙岸段海岸演变与水下岸坡冲淤动态

利用不同年份的水深地形资料进行冲淤计算,结合实测水文泥沙、现场岸滩沉积地貌观察、新老海堤分布位置及以往浅地层探测和考古等资料综合分析发现,岸滩地貌形态从大约距今7 000 a前的一个古基岩港湾经受细颗粒泥沙长期不断地充填、淤积转化为近乎平直的岸段.在自然和人类活动的共同作用下,近370 a来海岸线以5.3 m/a的速度向海推移,潮滩以0.25 cm/a的速率沉积.近40余年来水下岸坡平均冲淤速率为-3.8~2.4 cm/a,横向冲淤调整有类似砂质海岸剖面塑造的特性,泥沙经受了在横向剖面"上部微淤、下部微冲"和纵向总体"东侧微冲、中西部微淤"的交替重复调整过程,目前朝着"上部微淤、下部微冲"的均衡剖面调整方向发展.     

辽东湾北部浅海区现代冲淤动态分析

通过对辽东湾北部浅海区现代动力分析，本文对该区岸线变化、潮滩冲淤以及水下动态进行了初步分析。用细粒级沉积物堆积的沉积延迟效应理论论来解释该区西部岸线向海推移和潮滩淤积。水下部分－１—－３ｍ处为波浪破碎区和潮流强烈作用区，受到侵蚀和冲刷，并且悬浮的泥沙几岸和深水区运移，形成两个稳定堆积区。     

舟山群岛峡道底部高程及其冲刷对浙闽沿海泥沙供给的影响

根据舟山群岛峡道地区的钻孔资料，在有孔虫、花粉和沉积特性分析结果的基础上，分析了晚更新世海面变化，探讨了晚更新世末期峡道内的地面高程，进而根据海图量算结果，讨论了舟山群岛峡道底部的泥沙冲淤及其对浙闽沿海泥沙供给的影响。本文认为，晚更新世以来舟山群岛地区发生了三次海进海退，其中晚更新世末期低海面时，舟山群岛峡道高程约位于吴淞基面以下３８ｍ左右，全新世海侵以来，受峡道水动力的作用，除部分峡道内海湾发生淤积外，舟山群岛峡道底部发生了明显的冲刷，其最大冲刷厚度可达８０ｍ左右，为杭州湾乃至整个浙闽沿海提供了大量的泥沙     

黄河口滨海区冲淤演变与潮流不对称

涨落潮不对称是河口滨海区流场的重要特征,在泥沙输运和地貌演变过程中扮演着重要的角色。本文基于实测水深地形、沉积物粒度、水文泥沙观测等资料,分析了黄河口滨海区的冲淤变化、泥沙输运和沉积物特征。同时,本文利用Delft 3D模型模拟了黄河口滨海区的流场,并计算了不同条件下涨落潮流速的不对称分布,结合上述分析,探讨了黄河口滨海区冲淤演变的动力机制。结果表明:现行黄河口至莱州湾滨海区相间分布多个淤积和侵蚀中心;黄河口滨海区存在显著的涨落潮流速不对称现象,现行河口外为涨潮优势流分布区,并呈舌状向南部莱州湾方向伸展,而近岸和莱州湾则普遍为落潮主导;黄河口滨海区的冲淤变化很大程度上受涨落潮流速不对称空间分布及涨落潮优势流转换所控制;强北风作用增强和扩展涨潮优势,促使莱州湾淤积和沉积物粗化。     

长江河口拦门沙河床淤积和泥沙再悬浮过程

利用近２０年来长江河口所观测的地形、水文、悬沙和河床沉积物资料,着重对１９８８、１９８９、１９９６和１９９７年最新观测资料进行计算分析。结果表明,长江河口航道拦门沙河段来水沙量大,潮流作用强,潮波变形明显,水流挟沙力强。该河段潮流速随时间和空间变化,又处在盐淡水交换地带,流域和海域来沙在此河率时淤时冲,悬沙与床沙交换频繁,表现在涨急、落急时可床淤积层泥沙再次起动悬浮,憩流时只河床,在一个潮周期中含     

黄河废弃三角洲海底冲淤演变规律研究

1976年黄河改道清水沟流路后，钓口流路三角洲叶瓣废弃，由于大量陆源沉积物供应的断绝，原来形成的快速堆积地形变得极不稳定，水下三角洲岸坡受到海洋动力快速冲蚀作用。根据长期水深资料的对比研究，波浪侵蚀使水下岸坡整体变缓以适应新的沉积动力环境，正逐渐形成新的冲淤平衡剖面。对整个研究区的水深资料进行叠加，总结其海底冲淤演变规律。采用20660、20656、20652和20648剖面上的散点（整数水深点）水深变化，结果表明废弃三角洲海底由浅水区向深水区冲淤组合呈带状分布，且越向深水区周期性越明显。     

三峡工程运行对洞庭湖与荆江三口关系的影响分析

三峡水库于2003年6月1日正式开始蓄水,其防洪、发电、航运等综合效益日益明显。根据水文泥沙观测资料,采用BP(Back Propagation)神经网络、变差系数法、双累积曲线法等方法分析三峡工程的运行对洞庭湖与荆江三口关系的影响,结果表明:(1)从年际和年代际尺度上看,长江上游降水量减少和三峡工程建设等人类活动是影响洞庭湖水沙变异的主要因素;(2)长江中下游荆江三口分流分沙锐减,并呈现三口口门趋于淤积,藕池河和虎渡河逐渐走向衰亡;(3)从洞庭湖泥沙沉积量过程线来看,2003—2010年洞庭湖的累计泥沙淤积量仅为2301×104t,比多年平均值减少95.6%;(4)运用BP神经网络对洞庭湖出湖水量和沙量进行模拟,结果显示模拟精度满足洞庭湖出湖水沙预测的需要。     

黄河三角洲飞雁滩海岸的侵蚀及机理

飞雁滩海域是1964－1976年黄河刁口河流路入海区域。根据地形和断面水深监测资料，阐述了该岸段流路废弃后的岸滩侵蚀特征和地貌变化。研究结果表明，刁口河流路废弃后飞雁滩海岸向海凸出的地形特征，是造成该岸段强烈侵蚀的重要原因。进一步结合波、流动力的对应分析认为，波浪以掀沙为主，潮流以输沙为主，波浪和潮流的联合作用是飞雁滩海岸侵蚀的主要动力机制，其中潮流主要通过余流携沙外榆，造成近岸泥沙亏损。     

山东庙岛海峡的峡道动力地貌

在庙岛海峡的动力、沉积、地貌条件比较系统的分析基础上,对庙岛海峡的峡道效应和动力地貌进行了研究,主要包括峡道形成及演变、潮流聚散与侵蚀堆积、涨落潮流歧路与登州浅滩形成、峡道泥沙搬运与沉积效应,结果表明,庙岛海峡具有显著的峡道效应,且峡道东西两段差异明显,对峡道以东的山东半岛北部沿岸海底泥沙运动和沉积具有重要影响。     

埕岛海域海底冲淤的初步数值研究

从沉积动力学的角度,在分析实测和历史资料的基础上,首先总结出埕岛海域的海底冲淤变化规律,尔后通过潮流场的模拟,数值求解输沙方程,以研究埕岛海域的海底冲淤.初步探讨运用数值模拟手段来研究海底冲淤变化.     

现代黄河三角洲滨浅海区的灾害地质

利用卫星遥感、测深、浅地层剖面及钻孔资料研究了黄河三角洲海岸及近海海洋灾害地质,编制了黄河三角洲海洋灾害地质图。黄河三角洲海岸灾害地质以海岸侵蚀为主,根据1976—2001年海岸的变化速率,可将海岸分为快速侵蚀海岸、中等程度侵蚀海岸、稳定海岸和淤积海岸四类,快速侵蚀海岸和中等程度侵蚀海岸长期以来遭受侵蚀。灾害地质因素有浅层气、灾害地貌、活动断层、海底滑坡、底辟、隆起脊、埋藏冲沟一古河道。浅层气主要分布在老黄河口附近渤海海底,近岸少见。浅层灾害地貌主要分布在三角洲前缘斜坡上的扰动区。扰动区位置在整个三角洲上变动明显,有向岸移动的趋势,斜坡坡度减小,扰动强度减弱。底辟除了发生在废弃三角洲侵蚀区外,还发生在三角洲外的渤海海底下部。隆起脊位于黄河口东部渤海海底,沿NE—SW方向发育,顺隆起脊发育活动断层。