河口变形效应与涌潮的形成

作者采用非线性潮波方程,假定河口的宽度B(x)和深度h(x)是任意可微函数,导出了涌潮发生的条件,并讨论了各种变形情况下涌潮的形成。得出结论是,在涌潮形成过程中起决定作用的是浅水非线性效应,而河口变形效应则是起促进作用的。     

河口均匀流中涌潮波的形式

本文从浅水非线性潮波方程出发,同时考虑摩擦效应和河口径流,求得波阵面直立、涌潮形成的位置。由此分析了浅水非线性效应、摩擦效应以及均匀水流的存在等对涌潮形成的影响。指出,浅水非线性效应是涌潮形成的决定因素,摩擦效应消耗能量对涌潮的形成起抑制作用,而逆向均匀水流的存在则促进河口涌潮波在更短的距离内形成。     

钱塘江下游建桥对涌潮景观影响的研究

采用实测资料分析、潮浪水槽试验、定床模型试验以及已建桥梁对涌潮影响的现场观测等手段,研究了钱塘江下游尖山河段建桥对涌潮景观的影响。研究结果表明,钱塘江河口的喇叭形河湾和庞大的水下沙坎使潮波能量积聚、潮差增大,水深急剧变浅、潮波剧烈变形是形成钱塘江涌潮的主要原因。影响涌潮的主要因素是潮汐、江道地形和治江围涂工程,而建桥不会影响涌潮产生的条件,但由于桥墩的阻水作用,对桥上游500 m范围内的涌潮形态有所影响;当采用合理的桥台设计方案,即阻水面积较小时,对上游涌潮高度的影响仅3 cm左右,故不会影响涌潮的景观。     

一维水域潮波运动非线性和底摩擦效应的探讨

一、前言讨论一维潮波运动,特别是对其非线性和底摩擦效应的探讨,所得的结论有助于推广到二维潮波运动的研究,也可以近似地用来说明某些河口的潮汐现象。 Officer,C.B.引述非线性一维潮波动力学方程,根据口门已知一个分潮求解,得出倍潮波。其中没有考虑底摩擦效应,因此未能解释河口的潮波传播的实际问题。Amin,M.在口门取两个分潮作为已知条件求解,在不考虑摩擦项的情况下得出     

黄茅海河口潮波的传播特征与机理研究

黄茅海位处珠三角的西南,潮波自外海向陆的传播过程中,潮差和潮波性质都发生复杂的变化,对其传播过程及背后机理的研究具有重要的理论和实际意义。采用环境流体动力学(Environmental Fluid Dynamics Code, EFDC)模型,通过不同时段的观测资料对模型进行良好验证后,分析了枯季和洪季时潮波在河口内传播过程中的潮差变化、水位与流速的相位关系的变化情况,探讨了合山水闸的存在以及黄茅海与珠三角河网的相互作用对河口潮波的影响, 结果表明地形变化、摩擦力作用、入射波与反射波的叠加是造成潮波沿程变化的主要原因,合山水闸形成的反射波影响范围可达上百千米,而黄茅海与珠三角河网的相互作用减小了河口的潮差。珠三角的磨刀门河口与伶仃洋—虎门—广州河口的潮波传播表现出与黄茅海河口的不同特征。     

黄茅海河口沿程异常潮差数值模拟研究

通过一维及ECOMSED二维水动力数值模型,分别计算了黄茅海河口潮波传播中的非线性效应和径流对潮波的影响,以及潮能通量和潮能耗散.计算结果表明:1)在潮汐的高潮和低潮时,非线性效应对潮水位的影响较为明显,且越向上游影响越显著;2)当径流量加大到一定程度时,沿程潮差逐渐向上游减小,而当径流较小时,潮差则沿程增大;3)崖门...     

长江河口潮波传播机制及阈值效应分析

河口潮波传播过程受沿程地形(如河宽辐聚、水深变化)及上游径流等诸多因素影响,时空变化复杂。径潮动力非线性相互作用研究有利于揭示河口潮波传播的动力学机制,对河口区水资源高效开发利用具有重要指导意义。本文基于2007—2009年长江河口沿程天生港、江阴、镇江、南京、马鞍山、芜湖的逐日高、低潮位数据及大通站日均流量数据,统计分析不同河段潮波衰减率与余水位坡度随流量的变化特征,结果表明潮波衰减率绝对值与余水位坡度随流量增大并不是单调递增,而是存在一个阈值流量和区域,对应潮波衰减效应的极大值。为揭示这一阈值现象,采用一维水动力解析模型对研究河段的潮波传播过程进行模拟。结果表明,潮波传播的阈值现象主要是由于洪季上游回水作用随流量加强,余水位及水深增大,导致河口辐聚程度减小,而余水位坡度为适应河口形状变化亦有所减小,从而形成相对应的阈值流量和区域。     

基于FVCOM模型的珠江河口及其邻近海域的潮汐模拟

基于FVCOM模型,将珠江河网、河口和口外海区作为整体,建立完全三维数值模式,对珠江河口及其邻近海域的潮汐进行数值模拟.采用23个潮位站的潮汐表水位资料对模式进行验证,结果表明模式能比较准确地重现珠江河口的潮汐变化过程.通过对计算结果进行潮汐调和分析,给出了珠江河口区域及近岸海域8个主要分潮的同潮图,讨论了潮波的传播特征.珠江河口潮汐属于混合潮类型,潮型系数介于0.8—1.5.浅水分潮成分很小,最大振幅不超过5cm.对珠江河口的潮差进行统计,给出了珠江河口大潮和小潮期间的潮差大小及分布,大潮时潮差介于2.2—3.1m,小潮时减小到0.6—1.1m.     

滦河口段潮波的传播

一、前言潮波从大洋传入内海,潮振幅明显增加。这一潮波再进入河口区段,由于河口的地形不同,潮波的变化有很大的差异,如呈喇叭形状的河口段,由于地形效应,潮波能量逐渐集中,所以进入河口的潮波在传播过程中,振幅逐渐增大。而非喇叭形状的河口区,湖波进入河口段后,由于波能量耗散,湖波在向上游传播过程中,振幅逐渐减小。     

从河口发育过程探讨河海界线

当河口三角洲逐渐向海洋伸展时,必定会对河口附近的海洋进行改造,从而改变口外海滨某些海洋要素,据此可作为河海界线的判断标准,即在常态状况下,某些要素的改变,是否已经改变了口外海滨本来的属性,如果已经改变,应界定为河流,如仍以海洋属性(包括动力、海水理化性质、沉积、地形等)为主,则仍界定为海洋.河口是河流和海洋相互连接的枢纽地带,在这里主要动力有径流(河流属性)、潮汐、海流和波浪(海洋属性)等.在它们的作用下,通过泥沙运移,塑造各种地貌形态,反过来,地貌形态又改变了水动力的属性.从河口地貌学的角度,河口可以分为3部分,即近口段、河口段和口外海滨段.近口段是在原来的口外海滨或河口段,经历三角洲外伸,沙洲并岸,河槽束狭,河槽成型、加深等阶段,逐渐形成的.从近口段的演化过程看出,该段属于河流.口外海滨段虽然受到河流影响,但是其仍然表现为海洋属性,因此,属于海洋无可置疑.河口段介于近口段和口外海滨段之间,该区段受径流和潮流的共同作用而造成自然要素的不连续,这种不连续表现在河口形态,底床形态,潮汐特征,水团(盐度、絮凝体)、浊度及沉积物特性等方面.河口形态的变化比较直观.潮波从外海传入河口口门后,因受到地形的影响而改变,包括潮汐性质、潮差,甚至变形破碎形成涌潮.所以在河海界线上,潮波变形造成的最大潮差、最大流速、乃至潮波破碎形成涌潮的位置具有一定意义.河口段存在最大浊度带,其内界与最大絮凝体位置相当.根据我国现行定义的海陆界线为平均大潮高潮位线,从平面上看河海界线时,沉积相是一个重要指标,即只有出现三角洲平原相时,才说明河口对海洋改造已基本完成.     

Undular tidal bore dynamics in the Daly Estuary, Northern Australia

Measurements in the macro-tidal Daly Estuary show that the presence of an undular tidal bore contributed negligibly to the dissipation of tidal energy. No recirculation bubble was observed between a trough and the following wave crest in the lee waves following the undular bore. This differs to stationary undular bores in laboratory experiments at larger Froude numbers where a recirculation bubble exists. Secondary motions and the turbulence generated by the undular bore had no measurable influence on the sediment transport. This situation contrasts with the intense sediment resuspension observed in breaking tidal bores. The tidally averaged sediment budget in the Daly Estuary was controlled by the asymmetry of tidal currents. The undular bore may widen the river by breaking along the banks that it undercuts, leading to bank slippage. A patch of river-wide macro-turbulence of 3-min duration occurred about 20 min after the passage of the bore during accelerating tidal currents.     

象山港潮波响应和变形研究──Ⅰ.观测和分析

利用实测资料分析了象山港海湾对潮波的响应和湾内潮波变形.结果说明象山港对外海传入的半日潮波的振幅有明显的放大作用.M₄和MS₄两个浅水分潮在湾内快速增长造成了潮波变形和潮不对称性.潮波非线性的沿程变化和不同区域的潮能耗散说明湖滩与潮波变形关系不大,而湖波非线性在牛鼻水道中的增强对湾内潮波变形是重要的,1/4日分潮在湾内的共振作用也对M₄和MS₄两个浅水分潮起了放大作用.     

台风对钱塘江涌潮影响研究

钱塘江年最大涌潮几乎都发生在台风期间。基于实测潮汐资料,结合天文潮调和分析,研究台风对钱塘江河口涌潮起潮点下游河段潮汐的影响,探讨因潮汐变化间接引起的钱塘江涌潮变化。结果表明:台风引起低潮位、潮差、潮到时间、涨潮历时等变化,间接影响涌潮,造成涌潮高度、陡度、传播速度、到达时间和涌潮流速等变化。总体而言,台风期间盐官涌潮高度平均增大0.18 m,到达时间平均提早37 min;澉浦至盐官段涌潮传播速度平均增大8.9%,陡度变陡,流速有增有减,但单宽流量增大。     

钱塘江涌潮对地形变化的响应研究

钱塘江涌潮以汹涌磅礴闻名中外,并对沿江防灾减灾带来巨大挑战,研究涌潮规律具有重要的学术价值和现实意义。采用涌潮数学模型研究钱塘江涌潮在地形变化下潮汐和涌潮特征的变化。结果表明,地形变化对潮汐和涌潮影响显著;随着地形的降低,钱塘江沿程低潮位下降,高潮位总体呈下降趋势,潮差增大,涨潮历时增加;涌潮高度和涌潮最大流速随相对Froude数呈先增后减规律,起潮点上移,涌潮传播速度增大;当地形降低到临界值后,相对Froude数小于1,涌潮消失。研究结论解释了钱塘江丰水地形涌潮大、枯水地形涌潮小的现象。为保护涌潮资源,维持适当的江道容积是必要的。     

Field studies of velocity,salinity and suspended solids concentration in a shallow tidal channel near tidal flap gates

The design and operation of mathematical models of solute mixing and sediment transport in estuaries rely heavily on the provision of good-quality field data. We present some observations of salinity, suspended sediment concentration and velocity at one of the tidal limits of a semi-enclosed tidal lagoon in Southern England (Pagham Harbour, West Sussex, UK) where the natural processes of tidal incursion and solute mixing have been heavily modified as a result of the construction of sea walls dating back to the 18th Century. These observations, made immediately downstream of two parallel tidal flap gates by conductivity-temperature-depth (CTD) profiler, and also using bed-mounted sensor frames to measure velocity at 2 fixed depths, have yielded a set of results covering 11 tidal cycles over the period 2002–04. It is clear from the results obtained that over a typical tidal cycle, the greatest vertical salinity gradients occur in the 1–2 h immediately after the onset of the flood tide, and that subsequently, energetic mixing acts to rapidly break down this stratification. Under moderate-to-high fresh water flows (>0.5 m³/s), the break-down in vertical salinity gradient is more gradual, while under low fresh water flows (<0.2 m³/s), the vertical salinity gradient is generally less pronounced. Estimates of Richardson number during the early flood-tide period reveal values that vary rapidly between <1 and about 20, with lower values occurring after around 1.5–2 h after low water. Observations of suspended sediment concentration vary widely even for similar tidal and fresh water flow conditions, revealing the possible influence of wind speed, the storage effects of the water in the lagoon downstream of the observation site, and the complexity of the hydrodynamics downstream of tidal flap gates. The data also show that most of the sediment transport is landward, and occurs during flood tides, with estimated total tidal landward flood tide flux of fine sediment of the order of 50–120 kg under low fresh water flow conditions. These observations, which reinforce the results presented in Warner et al. (2004) and elsewhere, can help to provide information about the appropriate techniques for managing sediments and pollutants, including nutrients from sewage effluent waters, in estuaries where hydraulic flap gates are used to control the entry of fresh water over the tidal cycle.     

径流和风对涌潮影响的数值模拟

由于实际江道中地形和江道轮廓等复杂性,难以分析涌潮演变规律。以钱塘江河口为基础,建立了概化河口的水动力数学模型,将复杂问题简单化,通过数学模型计算分析了径流和风况对潮差、涨潮历时、涌潮高度和涌潮传播速度的影响。结果表明,不同河段存在涌潮高度最大值的相应临界流量,越往下游,临界径流量越大;涌潮高度随风向变化规律是"逆风"<"无风"<"顺风";顺风条件下,风速越大,涌潮高度越大。     

不同湍流模式下钱塘江涌潮水流三维模拟

钱塘江涌潮具有动力作用强和流速变化快等特点。涌潮水流紊动复杂,流速的垂向分布和紊动强度息息相关。通过涌潮水流实测资料的分析可以发现,涌潮作用下流速垂向分布在底部和上层存在差异。为研究涌潮作用下流速垂向分布的特征,应用基于非结构网格下有限体积法模型FVCOM对钱塘江涌潮河段水流运动进行三维数值模拟。考虑到涌潮紊动作用复杂且对流速的垂向分布起着重要影响,采用不同的湍流模式对涌潮传播过程中水流的运动特征开展研究。通过与涌潮河段实测资料的验证,复演涌潮到达前后水流运动特征,给出涌潮水流湍动能的变化过程。研究成果有助于深入认识涌潮水流紊动特征和流速的分布规律,为涌潮作用下物质输运的研究提供基础。     

堤线调整对九溪涌潮景观影响评价研究

因建设需要,拟对钱塘江九溪岸段堤线进行调整。九溪岸段是钱塘江知名的观潮点之一,涌潮是该河段一个重要的自然景观资源。为减小堤线调整对涌潮景观的影响,建立了基于有限元/有限体积法的SCHISM三维涌潮模型,复演了九溪涌潮现象,提出了观潮区的涌潮高度、涌高明显的岸线长度和涌高明显的区域面积等三个综合评价指标,对堤线调整给涌潮带来的影响做出了评价。该研究对其他工程对钱塘江涌潮景观的影响评价具有借鉴意义。