汇泉湾水动力环境观测和数值模拟研究

汇泉湾是青岛市最主要的海水浴场,湾区浴场的沙滩沙质退化及细沙流失现象一直备受关注。本研究旨在研究上述现象的成因,为汇泉湾生态环境保护和可持续发展提供科技支持。我们于2015年1月和9月在汇泉湾进行了水文、泥沙和悬浮物的综合观测,并基于FVCOM建立了汇泉湾高分辨率的水动力模式,模拟了汇泉湾及其临近海域的水动力环境。结果显示:汇泉湾常年存在一顺时针(即反气旋)环流,它有利于携带泥沙从湾的西侧进入而从东侧流出;环流中心区流速弱,泥沙不容易被带走,沉积物粒径较小。汇泉湾海域沙滩沙质粗化且流失的原因主要为:波致流引起的沿岸输沙将湾口西侧岩石剥蚀的较粗的细砂和粉砂搬运至浴场沙滩,而较细的泥沙容易地从东侧流出湾区。     

唐岛湾水动力环境影响预测模拟

唐岛湾位于青岛经济技术开发区行政商务中心与薛家岛旅游度假区之间,属原生构造湾,湾内外的水体交换量反映了其环境自净能力,对制定环境整治规划、改善湾内水环境质量具有重要意义。文章进行了潮流场的数值模拟、湾内外水体交换数值模拟以及纳潮量的计算,并通过2008年唐岛湾实测海流资料进行了检验,计算结果与实测结果吻合良好,较好地反映出该海域M2分潮潮流场时空分布的基本特征。     

烟台套子湾海滩泥沙运动方向研究

采用筛析法分析了套子湾中滩面上66个表层样品的粒度。结果表明:套子湾海滩沉积物为中、细砂,为典型海滩砂。标准偏差较小,分选较好至好;频率曲线呈近正态分布,稍呈负偏;峰度中等至较窄。平均粒径和标准偏差由夹河口向东西两侧海滩变小,由于突堤的阻挡,海滩沿岸沉积物在突堤东侧产生堆积,西侧侵蚀。粒度特征和海滩地貌变化显示:套子湾海滩沉积物是由夹河口向东西两侧发生沿岸运移。为烟台开发区海水浴场的海滩养护以及芝罘岛连岛沙坝海岸的合理利用提供科学依据。     

东海大堤对湛江湾水动力环境影响的研究

在湛江附近海域建立了三维动边界水动力模型,通过验证,结果与观测数据符合良好,并在此模型基础上分别模拟计算了湛江东海岛填海大堤现状以及1958年大堤修建之前湛江海域的水动力场,通过两种情况下的流场、潮位、纳潮量以及水交换率的比较,分析了东海岛大堤的存在对湛江湾水动力环境的影响。     

珠江口黄茅海河口湾水动力沉积和泥沙运动的统计研究

本它根据稳健对数比主分量分析和Ｍｃｌａｒｅｎ－Ｂｏｗｅｌｓ沉积物迁移随机模型统计研究了珠江口黄茅海河口湾的水动力沉积和泥沙运动。稳健对数比主分量分析把黄茅海河口湾沉积物粒度类型划分为四大类，并相应四种不同水动力环境沉积区。Ｍｃｌａｒｅｎ－Ｂｏｗｅｌｓ随机模型在泥沙运动方向上的定量统计证实了沉积分布表明的泥沙运动规律，为今后探索和开发黄茅海河口湾海区提供新的分析依据。     

港口工程建设对莱州湾水动力环境影响的数值研究

应用ＭＩＫＥ２１建立莱州湾平面二维潮流模型,对港口工程建设前后莱州湾内潮流场进行数值模拟,研究不同工程岸线下莱州湾水动力特征。通过莱州湾的连续实测海流数据与模拟结果进行比较,可以看出两者趋势基本符合,说明该模型能较精确地反映该海域工程前后的潮流场分布情况。计算结果表明：潍坊港双堤建设后,堤身两侧潮流流速有所减小,堤头附近潮流流速明显增大,广利港规划方案实施后,位于新形成“湾”内的潮流流速均存在不同程度的减弱,而“湾”口潮流流速均增大;港口工程建设对潮流场的影响主要集中在工程邻近海域,由于潍坊港和广利港的布局占据了莱州浅滩至老黄河口南侧海域的近１／４,因此港口工程的实施对潮流场的影响还是明显存在的。     

南极长城湾滨岸砾石堤特征及动力环境

本文着重讨论了长城湾现代滨岸砾石沉积的形态、规模、粒度和组构特征及滨岸带沉积动力环境。认为砾石堆积体系中高纬滨岸风暴沉积的产物。堆积体规模较小，形似堤坝，走向与海岸线大体平行。砾石主要由玄武质火山熔岩的岩屑组成，颗粒表面新鲜，多为扁度差的多角体，保留着冰碛砾石的粒态特征。粒度组成和粒级分配上具有冰川－海洋作用双重性质。砾石堤中砾石排列杂乱，层序不清，层理构造不发育，形态分带不显著，仅在堤的向海侧稍显粒度分带现象，由堤的顶部到上中部至基部，分别为砾石带、粗细砾带和砂砾带。滨岸带不同地貌部位，沉积动力环境存在一些差异。从风暴高潮位至大潮低潮位，水动力的簸选作用具有好→差→较好→较差的规律性变化，沉积物随之出现：较粗较匀→粗细混杂→较细较匀→粗细颗粒较混杂的韵律式波动。并指出这些特征与极区独特的自然地理条件有关。     

化学生态调控对鳌山湾氮磷营养盐的影响

鳌山湾,是一个营养类型特殊的海湾,湾中基本无径流输入,呈“C”字形,封闭性较强,水较浅,湾内主要有筏式扇贝养殖和底播贝类养殖,沿岸有滩涂池塘养殖.根据1996年11月至1998年5月的调查结果得知,鳌山湾海域为贫营养海域[1,2].为探讨贫营养海域进行化学生态调控的可能性,利用鳌山湾的封闭性,根据其水交换规律[3],于1999年6月首次对鳌山湾进行了全湾规模较大的化学生态调控试验,旨在有效提高鳌山湾的营养水平,为今后在贫营养海域合理发展海水养殖业提供科学依据,获得了十分理想的效果.     

围填海累积效应对钦州湾水动力环境的影响

根据海图资料和卫星影像,确定了钦州湾2004年与2019年两个历史时期的岸线与水深.基于无结构网格有限体积海洋模型建立高精度的水动力模型,分析了近15年来围填海工程的累积效应对钦州湾水动力环境的影响.结果 表明:地形与岸线的改变使得钦州湾外湾潮汐振幅减小、茅尾海内潮汐振幅增加;潮流场改变明显,外湾中部流速普遍增加,围填...     

唐山港京唐港区泥沙运动特征与海岸性质界定

海岸性质的界定,是港口航道减淤措施合理布置的关键。通过地形资料和现场测量资料对京唐港区的水下地形地貌特征、泥沙特性以及沿岸输沙特点等进行了分析研究。研究结果表明,京唐港区泥沙中值粒径大于0.06 mm、沉积物中黏土含量小于15%、岸滩坡度通常大于1/1 000;泥沙运动具有沿岸泥沙运动特征,但与沙质海岸又有所不同,存在复合沿岸输沙,尤其在风暴潮期间,大浪产生的破波沿岸流与风暴潮潮流叠加,产生更为强烈的沿岸输沙能力。在粉沙质海岸定义基础上,将京唐港区海岸界定为细沙粉沙质海岸。在京唐港区航道防波挡沙堤布置上考虑复合沿岸输沙,取得良好效果。     

杭州湾及其邻近海域表层沉积物的沉积环境分区及重金属污染特征分析

于2017年春季和2018年春季,分两个航次,在杭州湾及其邻近海域采集了表层沉积物样品,并对其粒度组成及重金属含量进行了测定。结果表明,研究区域表层沉积物的粒级组成以砂和粉砂为主,平均占比分别为38.0%和55.4%。根据粒级组成的区域分布特征,将研究区域分为长江河口现代沉积区(Ⅰ-1)、钱塘江河口现代沉积区(Ⅰ-2)、长江羽状锋面积聚区(Ⅱ-1)、长江次级锋面积聚区(Ⅱ-2)、岛屿风化影响区(Ⅲ)、残留砂混合沉积区(Ⅳ)等4大类6个亚区。通过比较不同区域重金属含量发现,总体分布趋势为Ⅱ-1区和Ⅱ-2区含量较高,Ⅰ-2区和Ⅳ区含量较低,Ⅰ-1区和Ⅳ区相对居中。单因子污染指数评价结果显示,Ⅱ-1区和Ⅱ-2区的Cu、Pb、Zn、As、Cd、Hg已呈现出污染态势,需引起关注;Cr则未呈现出污染态势。     

Tidal oscillations in shallow bays and sediment movement

The present study seeks to understand the interaction of a directly forced, large amplitude, tidal mode with non-directly forced resonant or nearly resonant tidal modes in a coastal bay or basin despite frictional effects. It is shown that in shallow basins a non-directly forced resonant mode may be indirectly activated with a response that may be time dependent, with the amplitude of this mode increasing and then decreasing before increasing again in a cyclical manner associated with amplitude beats. A laboratory experiment and theoretical arguments are used to support these conclusions and to study the effect when the amplitude of the tidal disturbances is comparable to the depth of the basin. It is noted that the presence of such modes, whether directly or indirectly forced, and whether resonant or non-resonant, may be able to move sediment and thereby change the resonance behaviour of the basin by changing its geometry. The changes in the geometry may then change the resonant frequencies of the basin, possibly causing the decay of the mode that caused the sediment motion. The implications of the mechanism for the modelling of the tidal behaviour in other bays with more complicated geometry are considered.     

Analysis of threshold and incipient conditions for sediment movement

Prediction of threshold conditions and incipient motion is the essential issue for the study of sediment transport. This work compares existing empirical threshold curves proposed for Shields diagram, a method based on the concept of probability of sediment movement, and an empirical method based on movability number. These methods are used to predict the incipient motion conditions for experimental runs taken from various studies. Most of the experimental data, used in this work, have not been used before in derivation of alternative formulations for Shields diagram and other methods. The empirical threshold curves based on the Shields entrainment function was the least successful at predicting the measured incipient motion conditions, while the use of the movability number gives good predictions of critical shear velocity compared with experimental data.     

波浪作用下无撑浮码头运动和受力状态试验研究

进行多项无撑浮箱码头和铰接式浮箱栈桥系统的模型波浪动力试验,获得几百组共数万个数据,找到系统在浅水区中的波浪动力响应规律,取得了一些十分有价值的成果。试验模型以模块化浮箱作为单元标准拼装成的3 000吨级浮码头和由三个箱节铰接而成的浮箱栈桥为研究对象。     

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。     

Modelling of sediment movement in the surf and swash zones

Under the action of marine currents, non-cohesive sediments evolve by bed-load, by saltation or suspension depending on their granulometry. Several authors have considered that the movement of sediment...     

长江口北槽泥沙运动现场示踪分析研究

研究利用铱(Ir)作为信号元素制备示踪沙,在长江口北槽深水航道维护困难区段开展示踪沙的现场投放及回收试验。利用火试金法对回收的泥沙样品进行痕量铱金属的提炼,并将其富集在微小铅珠中;再将铅珠压成薄片,并作为原子反应堆照射靶样进行中子活化分析,检测铱的含量。实验结果表明,在位于北槽深水航道北侧的3#坑投放示踪沙,北槽试验区所有泥沙样品中均检测出铱含量,其中位于深水航道南侧滩地上泥样中铱含量最高。因此,北侧3#贮泥坑流失的泥沙存在着跨越航道进入南侧边滩的情况,这对北槽中段航道回淤的影响较大,为改善北槽深水航道困难段的维护条件需要改进该处的抛吹泥工艺或限制抛泥活动。     

Determination of bar parameters caused by cross-shore sediment movement

Waves, topographic features and material properties are known as the most important factors affecting the sediment movement and coastal profiles. In this study, considering wave height (H=6.5, 17, 16, 20, 23, 26 and 30 cm) and period (T=1.46 and 2.03 s), bed slope (m=1/10, 1/15 and 1/25) and sediment diameter (d₅₀=0.18, 0.26, 0.33 and 0.40 mm), cross-shore sediment movement was investigated using a physical model and various offshore bar geometric parameters were determined by the resultant erosion profile. The offshore bar geometric characteristics are the distance between the bar crest and the shoreline, the depth from bar crest to the still-water level, the distance between the equilibrium point and the shoreline, the distance between the closure point and the shoreline, and the bar volume. Dimensional and non-dimensional equations were obtained by using non-linear regression methods through the experimental data and compared with those of previously developed equations. The results have indicated that the proposed equations fit to experimental data better than previously developed equations.     

波、流共同作用下的泥沙起动

对波、流共存时的床面剪切力及摩阻系数等作了探讨,根据泥沙起动试验,建立了泥沙起动Shields曲线,导出了波、流共同作用下层流和紊流时的泥沙起动公式和起动波高、起动水深.