2010年黄河调水调沙期间河口泥沙输运过程的数值模拟

利用EFDC三维数学模型,以整个渤海的水动力环境为背景,加入利津站逐日水沙数据和河口区域的风场数据,模拟了2010年黄河调水调沙期间河口入海泥沙输运过程。黄河调水调沙期间,河口泥沙的输运方式主要受到径流输入的悬沙浓度的变化的影响。通过模拟结果估算了不同传输方式相互转化的悬沙浓度阈值。在没有强风浪扰动的情况下,径流输入悬沙浓度小于13.5g/L时,河口泥沙的传输方式为表层羽状流;输入的悬沙浓度在13.5g/L-24.5g/L之间时,羽状流遭到破快,河口淡咸水由于密度接近发生混合;当输入的悬沙浓度在24.5g/L-29.0g/L时,在底层河口泥沙以低密度异重流的方式传输,在表层则同时形成羽状流;输入的悬沙浓度大于29.0g/L时,黄河入海径流在河口处迅速潜没,形成高密度异重流。高密度泥沙异重流携带大量沉积物沿着海底斜坡向海输运,其初始速度可达1m/s以上。异重流在传输过程中受到底床摩擦力的阻碍作用和泥沙沉降,速度和密度降低,逐渐向混合状态转化,最后以羽状流的形势向海传输。黄河入海泥沙在夏季主要堆积在河口三角洲附近的一个相当有限的区域。     

丰水期珠江口黏性泥沙输运的三维数值模拟

珠江口的黏性泥沙输运对区域海洋工程和河口海洋环境有着重要的影响。本文利用SELFE模型,针对珠江河口海域建立了一个采用非结构三角形网格的三维斜压水动力模型,可耦合模拟海流、潮流及风海流水动力环境,并在此基础上开发了包括底床模块的黏性泥沙输运模型。模拟结果与实测值验证较好,再现了丰水期珠江河口的泥沙输运特征以及最大浑浊带的变化和分布特点。研究表明,丰水期珠江口悬沙质量浓度西侧大于东侧,泥沙主要来自河口上游。河口浅滩上会形成最大浑浊带,最大质量浓度可达0.5 g/L。珠江口最大浑浊带的形成主要受潮动力、重力环流及泥沙再悬浮和沉积过程影响,其中泥沙再悬浮和沉积过程对中滩的最大浑浊带影响显著,而重力环流作用对西滩的最大浑浊带影响显著。     

闽江河口洪季悬浮泥沙特征及输运过程

根据2007年闽江河口两个站位洪季大潮的同步观测资料,分析了闽江河口潮周期内悬浮泥沙的分布特征、底质再悬浮特征以及悬浮泥沙的输运过程和机制.研究表明:闽江河口悬浮泥沙粒级组成上以粉砂为主,分选较差,粒级偏向粗颗粒一侧,单峰分布;梅花水道悬浮泥沙浓度波动较大,再悬浮作用明显;第一个潮周期内涨潮流在输运过程中的作用更为明显,平均流、斯托克斯漂移效应、潮汐捕集作用和垂向潮振荡引起的剪切扩散是引起闽江河口悬浮泥沙输运的重要因素.     

黄河清8出汊河口泥沙异重流特征及其时空分布

选用1996年9月5—6日黄河口新口门水文泥沙同步观测资料,采用距离倒数加权插值法(IDW)生成河口泥沙异重流的含沙海水密度、流速和含沙量随时间变化的等值线图。基于此,分析了黄河口泥沙异重流发育形成的时空变化特征,并结合遥感影像和水下地形图进一步探讨了泥沙异重流对河口沉积的影响。研究结果表明,黄河口(新口门)泥沙异重流发育频繁,且其形成时的含沙海水密度与老河口相似;泥沙异重流的空间分布与水下三角洲泥沙堆积体及河口沙嘴的形态存在明显相关,泥沙异重流的存在直接影响河口前缘泥沙的沉积,但对侧缘的影响不大;泥沙异重流形成初期,在低高潮涨潮阶段中的一次较小的涨落潮周期内其形成和消亡过程与潮流的涨落潮周期呈正向对应关系,且在这一时段的涨憩时泥沙异重流的泥沙含量达到最大;流速垂向分布为泥沙异重流形成初期流速小于上层海水流速,且层次分明,随其进一步向深海运动流速呈增大再减小的趋势,至三角洲前缘陡坡段其底层流速大干中上层海水流速。     

六股河口外海域泥沙输运和冲淤演化分析

依据沉积物、海流和悬浮泥沙现场实测数据以及水深地形和波浪等历史数据,对该海域单宽输沙量和沿岸输沙率进行了计算,结果发现该海域潮流运动以涨潮流为主,沿岸泥沙自SW向NE输运。对其进行数值模拟,给出了涨落潮方向为SW—NE,淤积速率为0.01～0.06m/a,侵蚀速率为0.02～0.1m/a。利用卫星遥感图像以及水深剖面对结果进行了验证,结果给出不同时期遥感图像显示岸段自北向南为侵蚀-淤积-侵蚀-淤积,而水深剖面对比显示海区最大淤积量为1m左右,最大侵蚀量为3.5m左右。     

河口及浅海环境中细颗粒悬浮泥沙长期输运过程研究

本文首先提出了一个细颗粒悬浮泥沙的动力学判据。文中研究了悬浮泥沙颗粒的输运过程,并导出了细颗粒悬浮泥沙的长期输运方程。研究结果表明,细颗粒悬浮泥沙的长期输运过程是由拉格朗日余流控制的。最后结合实测资料讨论了本文结论的合理性。     

夏季黄河入海泥沙的数值模拟研究

掌握黄河入海泥沙输运、沉积的规律可以为渤海沿岸经济发展的规划及环境保护管理提供理论参考。本文基于FVCOM(Finite-Volume Community Ocean Model)建立了三维水动力、泥沙耦合数值模式,利用实测水位、海流和悬沙资料,对模式进行了检验,模拟结果与观测符合较好。利用该模式研究了2007年夏季丰水丰沙期黄河入海泥沙的输运过程,并对渤海悬沙空间分布特征进行数值模拟。模式较好地再现了夏季黄河口入海泥沙的空间分布特征及底部冲淤状况。结合黄河口附近的潮流和余流特征,对悬沙分布特征和底部冲淤结果进行了分析,结果表明:黄河入海泥沙随余流向南和东南方向输运到莱州湾,在莱州湾中部向外海扩散,很可能沿东北方向进入渤海中部。在这个输运过程中,莱州湾表现为入海泥沙向外海扩散的通道。     

珠江口悬浮泥沙迁移数值模拟

建立了珠江口海域三维悬浮泥沙的非饱和输沙数学模型,并与珠江口三维水动力斜压模型耦合,对悬沙迁移分布进行了模拟。模型由4个点的逐时实测含沙量过程进行了验证。各点模拟含沙量与实测含沙量吻合较好,表层分布与同期珠江口悬沙分布遥感图像基本一致.模拟结果表明,珠江口海域悬沙分布分层明显,河口附近水域大多为底层含沙量大于表层,但在盐淡水交汇处出现中层含沙量最小的情况总体上,自各个口门输出的泥沙受沿岸流作用向西南万向输送明显。大多数河口落潮时相对涨潮时含沙量等值线外移,反映珠江口水域悬浮泥沙主要来自河流。     

闽江口入海悬沙输运的数值模拟

闽江河口位于福建省东部,本文利用欧拉-拉格朗日差分方法模拟闽江口及附近海域在不同径流下的潮流场,并建立拉格朗日水质点跟踪方法近似模拟了悬沙在海域中的迁移过程．水质点运动轨迹计算结果表明,闽江口悬沙在外海主要向南方或东南方输运,其轨迹呈现螺旋线．在洪峰流量下,悬沙运移距离较远．     

小清河口附近海域泥沙运动特征及风场对泥沙输运的影响

根据对莱州湾内小清河口附近海域的海流、含沙量、底质类型分布的观测资料,并结合数值模型的计算结果,分析了该海域的泥沙输运趋势及底床冲淤变化情况。从整个海区来看,含沙量总体趋势为由岸向海逐渐增大,并呈现出北高南低的分布特点,在小清河入海口东北方向海域有一含沙量高值区;底质泥沙的分布沿纵向等深线显示了自岸向海由粗到细的分布规律,沿横向呈北细南粗的特征;浅滩泥沙局部搬运是泥沙淤积的主要来源,河口北侧海域有一较大侵蚀区,淤积区主要分布在河槽以南的滩涂和近岸区域,风场对该海域泥沙输运影响非常显著,小清河河口附近区域在一般天气下海水较清,如遇海向大风,则水体浑黄,但风后悬沙很快沉降,水体又变清。利用数值计算的方法研究了风场对该海域的影响,其影响大约是无风时平均值的10倍。     

独流减河口泥沙运动规律数学模拟及河口泥沙来源分析

简要介绍了弱潮河口潮流泥沙数学模型的基本理论,结合现场资料的提取和分析建立了河口泥沙数学模型,对河口泥沙运动规律进行了研究,对河口泥沙来源进行了分析,为河口的进一步合理治理打下了基础。     

黄河河口二维泥沙有限元数学模型及应用(Ⅱ)--潮流和泥沙输运沉积过程模拟分析

利用多沙黄河河口潮波平面二维泥沙数学模型,通过典型时刻近海海区潮汐、河口口门河道、河海流场、含沙量、河床变形和海底等值线等图形对入海河口海域潮汐和潮流海洋动力特性、入海泥沙运动扩散输移规律、河口拦门沙形状、形成过程、泥沙冲淤和海底地形变化进行了分析,这些都与实测资料和遥感图像的分析基本一致。     

崇明东北潮滩泥沙输运过程的研究

潮滩泥沙的输运过程是河口近岸泥沙输运的重要组成部分,也是诊断潮滩侵蚀-淤积的重要动力指标,特别是在地貌演变过程显著的区域更具指示意义.本研究选择长江口崇明岛东北部潮滩,在2018年3月30日-4月10日进行三脚架多参数观测,获取了高分辨率的流速、含沙量等剖面数据,运用机制分解法分析了连续21个潮周期的泥沙输运过程.结果...     

粤东后江湾近岸带风-浪-流联合作用下的泥沙输运

在现场观测资料分析基础上,应用波-流联合输沙模型,对粤东后江岬间海湾近岸带净环流、泥沙输运作用加以模拟分析,结果表明,东北东向风是形成近岸西南向净环流的主要驱动力,波浪控制了海底泥沙再悬浮和底质推移输运的过程,从而形成海湾海底地形以东北部侵蚀为主、西南部以淤积为主的发展趋势.     

清水沟北汊流路入海泥沙对东营港影响的数值分析

本文用平面二维潮流泥沙数学模型,模拟了清水沟流路北汊入海域的潮流泥沙扩散和河口淤延伸方向等问题。结论认为如果按此口门入海,入海泥沙不会对黄河海港产生直接淤积影响。     

黄河口泥沙异重流的数值模拟

将已被广泛应用的一维泥沙异重流控制方程推广到平面二维情形 ,构成一组四方程模型 ,并对方程中重要参数的取值作了讨论。而后针对黄河口泥沙异重流的发生和演变受潮相控制的特殊性对其进行数值模拟。在泥沙异重流的基本控制方程中加入了潮汐影响项 ,采用 ADI法对黄河口的潮流控制方程与有潮汐影响的泥沙异重流控制方程进行半耦合求解。模拟结果与实测结果基本吻合     

北部湾环流和沉积物输运的数值模拟

研究环流和沉积物输运对北部湾的环境保护和资源开发十分重要。本文使用区域海洋模型（ROMS）,研究了北部湾海域的季节环流、沉积物输运以及长期的地形演变过程。展示了湾内冬季和夏季都存在逆时针环流,冬季的风生环流比夏季强的特征。悬沙浓度较大值主要分布在琼州海峡、海南岛西侧海域,以及越南沿岸、雷州半岛沿岸等近岸地区。沉积物在琼州海峡附近表现为在冬季由东向西输运,夏季则相反;在琼州海峡西口处,沉积物全年以西向输运为主。结果显示,北部湾内沉积物输运主要由潮流引起的再悬浮控制。侵蚀和淤积的分布模式为：（1）湾内大部分区域侵蚀淤积不明显,（2）琼州海峡两侧口门附近淤积比较明显,（3）琼州海峡内深槽侵蚀严重,（4）海南岛西侧海域存在侵蚀和淤积交替发生区域。     

珠江河口海区潮流的数值模拟

应用ADI法首次对整个珠江口河口海区的潮汐和潮流进行了数值模拟。与实测值相比,潮位、潮流场、佘流场和八大河口门潮量等的模拟计算结果令人满意;还计算了拉格朗日余流场和拉格朗日标识质点运动轨迹,并对此进行了探讨。     

黄河河口泥沙输移分布特性及其回归计算

在分析黄河河口泥沙输移和分布影响因素的基础上,分径流区域、径流潮汐区域和外海区域3个不同区域对黄河河口泥沙的输移和分布规律进行了系统探讨总结;利用实测资料对河口清水沟流路的泥沙分布特征进行了分析,并据此得出了河口泥沙沉积分配的回归计算式。     

夏季珠江口溶解氧垂向输运数值模拟研究

通过建立一个珠江口三维水质模型,对夏季珠江口溶解氧垂向输运进行研究。结果表明:潮汐、风及上升流间歇性破坏层化,令溶解氧垂向对流及扩散通量的方向和大小随潮汐发生周期性变化。在西四口门海域,由于水体层化稳定,垂向上对流及扩散作用产生的溶解氧输运通量都较小,且相互平衡;在伶仃洋内的深槽,径流与潮汐的相互作用强烈,层化被间歇性地打破,溶解氧的垂向对流通量大于扩散通量,导致底层溶解氧浓度产生波动;在伶仃洋内的西部浅滩上,层化相对稳定,溶解氧的垂向扩散通量大于对流通量。这表明在珠江口不同区域,垂向的对流扩散作用对溶解氧垂向输运起不同作用,从而影响表底层溶解氧的浓度。