珠江口伶仃洋水沙纵向输移特征分析

根据实测资料，运用物质纵向输移模式探讨了丰水期伶仃洋河口湾余流的垂向结构，结果表明，东、西两槽均存在由湾口表、中层冲淡水和底层上溯流构成的垂向环流、平均流、斯托克斯漂移效应以及垂向净环流是净输沙的主要贡献项。     

长周期动力形态模型中地形演变方法探讨

PRD-LTMM是一个模拟和描述三角洲地形中、长期演变过程的动力形态模型.在长时间尺度的模拟过程中,必须从模型输入、模型物理系统本身到模型输出等各个角度考虑模拟约减处理.代表性输入条件是实现模型约减的基础,而地形时间的步长延长是提高长周期模型模拟效率的关键.延长技术通常有直接推延、时间中心推延、潮汐延展及泥沙输运率公式线性化等四种方法.通过系列敏感性试验,对PRD-LTMM模型选择潮汐延展技术来进行地形时间步长的延长处理,推延的时间长度为10 a,基于此条件下的PRD-LTMM在长周期模拟中不仅稳定性较好,而且结果也较精确.     

珠江河口一维河网、三维河口湾水动力连接计算

对珠江河口一维河网和三维河口湾斜压模型的水动力连接计算进行了研究。通过一维河网求解公式递推出口门连接处水位、流量关系式,然后依据三维模型计算得到口门连接处流量值,根据口门连接处的水位及流量连接条件计算出口门连接处的水位值,以此水位作为边界条件分别计算一维河网和三维河口湾斜压模型,实现了一维和三维斜压模型的水动力连接计算。对模型的连接计算进行验证对比,结果基本令人满意。     

夏季长江河口层化与湍流混合特征分析

利用2016年夏季长江河口现场水文特性与湍流微结构观测资料, 分析了长江河口水体温盐结构、层化发育、湍流与混合特征。结果表明: 1)夏季长江河口水体密度层化结构明显, 根据各层水体密度梯度差异, 可将水体分为底部混合层和上层密度跃层, 两部分的密度层化界限与浮力频率等值线lg N ² = - 4.0接近。2)底部混合层湍动能耗散率大, 层化结构弱, 水体分层稳定性弱; 上层密度跃层湍动能耗散小, 层化结构强, 水体分层稳定性强, 这有利于河口内波的发育与传播。3)在密度层化的作用下, 水体的湍动能耗散率、湍动能剪切生成及浮力通量的能量关系在一定范围内符合湍动能局部能量平衡方程。不同层之间的湍流弗劳德数Fr_t和湍流雷诺数Re_t在Fr_t-Re_t平面上呈现明显的分区, 与经典的分层剪切流理论基本吻合。     

采用改进的盐度场数值格式模拟珠江口盐度分层现象

采用基于Backhaus的三维斜压模式计算珠江口水动力特性，重点模拟了夏季丰水期盐度分层现象；改进了原模式的盐度差分格式和方程，采用二阶精度差分格式并引入了物理扩散项。结果表明，改进后的盐度差分方程能较好地反映珠江口盐度成层现象。     

6 ka以来广州溺谷湾形成演变的数值模拟和地貌动力学分析

广州溺谷湾具有独特的地貌动力体系, 6 ka以来长期保持其活跃的水系. 为了探讨溺谷湾的地貌动力演变机制, 应用长周期数值模型对区域的水系和地貌演变进行了模拟和钻孔验证以及地貌动力分析. PRD-LTMM是一个本课题组自行研发的建立在流体运动方程和沉积物输运方程的基础上, 应用约简技术对模型输入和计算进行处理高分辨率(10 a)的千年尺度的长周期动力形态模型. 以193个可以明确辨识出最大海侵面的钻孔资料为基础, 重建了距今6 ka海进盛期的古珠江河口湾的水下地形, 并作为PRD-LTMM模型模拟的初始边界. 同时以广州溺谷湾中“门”这一独特的地貌动力单元作为切入点讨论广州溺谷湾的地貌动力的耦合演进过程. 模型计算结果应用27个测年钻孔资料进行验证, 其平均绝对误差为22.4%. 通过比较模型的计算结果与实际河网机构和口门相当符合, 表明PRD-LTMM的长周期模拟珠江河网、广州溺谷湾的形成和演变过程可行而且比较可信. 根据长周期模型的计算结果和地貌动力学分析表明: 广州溺谷湾的形态和“门”地貌单元是造成其活跃水动力的主导因素, 尤其是“门”地形所造成的双向射流系统的存在对广州溺谷湾的水系演变格局起了控制性的作用; 根据广州溺谷湾水动力结构、淤积过程和地貌形态的变化, 可将其演变划分为石门期、陈村期、黄埔期和珠江潮汐通道期.     

珠江河口“门”的地貌动力学初探

珠江河口由河网区与河口湾区构成,连接两部分的是珠江口独特的地貌单元“门”。末次海进盛期古珠江海湾可分为内海湾和外海湾,现代三角洲平原与河网均发育在古内海湾。内、外古海湾通过峡口相连,这些峡口演变为现代的“门”。本文根据实测水文资料、地形图、钻孔资料,应用PRD-LTMM长周期动力-沉积-形态模型对珠江河口的“门”6000年来地貌动力学进行探讨：(1) 现代“门”双向射流动力系统,(2) “门”的演进阶段,(3)“门”对古潮汐能量的集聚作用,(4) 珠江河口各“门”与相应的三角洲平原的同步耦合演进, (5)“门”对珠江河网形成的作用。     

十到百年尺度动力形态模型在珠江磨刀门河口的应用

在人类活动的参与下磨刀门河口演变已不再是纯粹的自然过程,而是自然和人类活动共同塑造的过程。建立了一个以过程模拟为主的10~100 a尺度的长周期动力形态模型(PRD-LTMM-10)用于模拟磨刀门河口在人类活动作用下的演变过程。 该模型建立在水体运动方程和沉积物输运方程的基础上,应用约简技术对模型输入和计算进行处理,并包含了用于评价和量化人类活动的抛石促淤模块和航道疏浚模块。应用该模型较真实地模拟了磨刀门河口在1977-1988 年的动力地形演变过程,并且通过模拟结果和情景分析,合理地分离了人类各种工程活动的长期影响和自然因素在河口演变中的作用。研究表明,治理工程对河口自然发展趋势造成了较大的改造,淤积强度表现为西侧大于东侧。抛石和围垦工程使横洲水道主槽逐年冲刷,深槽外移,而龙屎窟深槽上端则表现为严重淤积,深槽不断缩窄。     

珠江河口的能量传播和能量耗散

建立了包括河网区、河口湾区和近海水域的ECOMSED-3D数学模型,计算了珠江河口的能量传播和能量耗散特征。研究表明:1)珠江河口能量来源受潮汐和径流共同作用,季节性变化明显;2)珠江河口存在若干高能耗区,其单位面积能耗率比上下游河段平均能耗率高1—2个量级,它们和一定的动力结构与地貌单元相联系。根据地貌特征和消能特点,可以划分为以下3种类型:门的高能耗区、曲折河段高能耗区和分汊汇流高能耗区。