潮流泥沙数学模型在青岛港挡沙堤工程的应用

考虑波浪辐射应力对潮流场和泥沙运动的影响,建立了青岛港前湾三期码头前沿挡沙堤工程二维潮流泥沙数学模型。在采用实测资料验证的基础上,运用模型对本海域在无挡沙堤及不同挡沙堤长的各种方案的流场变化和泥沙回淤情况进行计算研究。结果表明,无挡沙堤时,由于三期工程的建设缩窄了河口至海区的断面面积,断面西侧的浅水区水流速度增大,容易掀起泥沙输移至断面东侧开挖后的深水区,使泥沙在码头前港池中落淤,码头前沿最大淤积强度约为0.818 m/day;而建设挡沙堤后将显著减小码头前沿的泥沙淤积。经过比较,从挡沙堤附近流场与港池航道回淤情况的角度考虑,认为方案二对码头前沿拦沙的效果较好。     

粉沙质海岸港区航道减淤工程措施研究

通过对唐山港京唐港区附近海岸演变进行调查和分析,结合唐山港京唐港区建港近二十年的现场观测资料,对港区附近的泥沙运动和港口航道泥沙淤积机理进行分析,对2003年10月强风暴潮期间,港口航道发生严重的泥沙骤於进行了研究,为解决港口航道特别是外航道的泥沙淤积问题,提出粉沙质海岸港区航道挡沙和固沙的工程措施,并通过物理模型对挡沙固沙措施的工程效果进行了模型试验。试验结果表明挡沙和固沙工程方案对航道泥沙减淤效果很明显,其中,挡沙方案目前已应用到唐山港京唐港区二期挡沙堤改造、三期挡沙堤的设计和建设工程中,已发挥其挡沙减淤的作用。     

长江口12.5米深水航道南坝田挡沙堤加高工程总平面方案研究

长江口12.5米深水航道2010年贯通后,发挥了巨大社会经济效益,同时航道回淤量大、维护压力大、维护费用高的问题突出。本研究基于北槽四边界水沙通量观测成果,分析提出了北槽航道回淤泥沙来源;针对回淤原因,在已建减淤工程经验总结的基础上,提出了本次减淤的研究思路,优化了减淤工程方案的比选指标体系;采用三维潮流泥沙数模、清水动床物模、经济技术综合分析等手段,通过"加高范围"、"加高高程"及"加高位置"比选,研究推荐了减淤工程方案。利用实测回淤量分析了工程减淤效果。研究结果表明,南导堤越沙是洪季北槽的重要泥沙来源,对北槽高浓度含沙量场有一定贡献。提出了可通过加高北槽南侧的导堤,实现减少通过南导堤越堤进入北槽的泥沙量,从而减小北槽含沙量水平,同时改善北槽下段流态,降低水沙横向输移,进而降低航道回淤的减淤思路。研究推荐的长江口12.5米深水航道减淤工程为南坝田挡沙堤加高工程及先期工程方案。先期工程位于S4～S9丁坝坝田,在现有南坝田挡沙堤的基础上加高S4～S8区段,并延长至S9丁坝,工程全长约23.8 km,高程+3.5 m。工程于2015年11月开工建设,2016年7月主体工程完工,工程减淤效果显著,2016—2018年年均减淤量约954×105m3/a,近三年已节省航道维护疏浚费用约5亿元。     

海滩养护修复过程中拦沙堤的应用

拦沙堤作为海滩养护最常用的辅助工程之一,在全球范围内得到广泛应用。在总结我国海滩养护过程中拦沙堤应用现状的基础上,将拦沙堤的功能分为3类（防泥沙扩散、防沿岸输沙、防浪+防输沙）,并详细分析这3类拦沙堤在我国海滩养护的应用现状和发展规律。基于国内外工程实践,进一步探讨海滩养护中拦沙堤的多项应用创新：组合式拦沙堤设计、拦沙堤平面形态优化、拦沙堤堤群设计、拦沙堤+潜堤组合优化、拦沙堤+旁通输沙/循环养护。最后,展望未来海滩养护中拦沙堤的发展应用趋势（拦沙量的精准调控、丰富多样的形态设计、基于“自然工法”的生态化建设）,并给出了相关建议。     

长江河口南汇潮滩泥沙输移规律探讨

南汇潮滩位于长江口与杭州湾落潮合流和涨潮分流的缓流区,滩面宽阔,滩坡平缓,平面形态呈犁头型.潮滩两侧潮位有显著差别,导致潮滩泥沙纵向输移.不同滩面高程水沙条件各异,潮间带涨潮流速、含沙量均大于落潮,呈涨潮流优势,净输沙向陆,大量泥沙在浅滩上落淤.深水区呈落潮流优势,净输沙向海.浅滩与附近深水部分存在二组平面输沙环流系统,导致滩槽之间、长江口和杭州湾之间的泥沙交换.向岸大风浪掀沙明显,引起滩面增长,横断面形成垂向输沙环流系统,加速潮滩的塑造过程.     

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。     

钦州保税港区填海造地工程对海洋环境的影响

利用潮流数值模拟、海图对比、输沙率计算等方法,从潮流场、冲淤环境及纳潮量三个方面,分析了钦州保税港区填海工程造成的影响.结论认为:填海工程建成后,工程区西侧和东侧流速增加0～0.2 m/s,由工程区边界向外增加幅度逐渐减小,南侧流速减小0～ 0.25 m/s左右;工程区西侧主导流向受深槽地形控制,变化幅度较小,而东侧和南侧由于新增岸线改变了原有流场方向,流向变化明显;填海工程没有改变东槽主导潮流方向和悬沙向外海输移路径,工程造成东槽流速增加,利于泥沙的起动搬运,使深槽部位推移质泥沙由淤积变为轻微侵蚀,对航道保持稳定有利;工程建设后钦州湾湾体纳潮量减少了3 934.38×104m3,占钦州湾海域总纳潮量的2％左右.     

沿海挡潮闸闸下淤积分析与疏浚技术

近年来随着流域水资源利用率的提高,下泄流量逐年减少,粉沙淤泥质海岸带挡潮闸闸下港道淤积加重,且日趋板结,仅靠水力冲淤已无法满足防洪排水的要求,机械疏浚愈来愈重要。通过对挡潮闸闸下淤积特性及发展趋势、常用防淤减淤措施、河床疏浚标准、疏浚技术及时机的分析,论述了只有进行基础试验,找出淤积规律,选择最佳时机,控制闸门运行,充分利用水力冲淤,同时加强测量观测,确定合理施工标准,采用科学疏浚方法,才能使港道淤积危害降低到最小。     

河口闸下淤积和清淤措施研究综述

淤泥质河口建闸后需要解决泥沙淤积的问题,它制约着河口的综合利用。本文就我国淤泥质河口挡潮闸引起的闸下淤积和清淤措施研究成果进行了综述。首先归纳了我国主要建闸河口闸下淤积类型.多数学者根据潮波变形理论和不平衡输沙理论对闸下淤积的力学机理和控制因素进行分析,解释和预测河口闸下淤积的基本特征和发展趋势。提出不同类型的建闸河口防淤减淤措施。最后指出目前研究中的不足和以后应进一步加强研究的问题。     

锦州港潮流悬沙淤积模型试验研究

本文首先分析了锦州湾的自然条件，明确了风浪掀沙和潮流输沙是引起港池和航道淤积的主要原因并得到了海水含沙量与风、浪、潮的定量关系，为确定模型中应施放的特征含沙值提供了依据。文中首次将窦国仁全沙模型相似理论应用于海湾潮流泥沙模型并取得了成功。验证试验表明，模型中潮位、潮流速、流向、含沙最分布，淤积强度分布，淤积量和淤沙粒径级配等均与原型基本一致。利用此泥沙模型对锦州港各期工程方案的淤积量和淤积强度分布进行了预报并对今后港口扩建工程布置提出了建议。     

上海洋山深水港区水文泥沙研究

根据洋山深水港区历年数次水文测验资料,对洋山深水港区水域潮流泥沙分布特征进行了分析研究,得出该区为典型的高流速、高含沙量海区,且具有通常海域截然不同的水文泥沙特性,为洋山深水港区工程方案设计及模型试验提供了科学依据.     

海洋环境动力学物理模拟的尺度分析及相似条件

物理模拟较大海域的环境动力场是物理模型试验的一个发展方向,也是近海环境治理的有效研究手段。对具有较大尺度海域的模拟需要考虑地转缺失的影响。从潮流基本控制方程出发,通过对方程的无因次化,给出评价柯氏力作用大小的方法,并就中国典型的海湾进行尺度分析,量化物理模拟时因地转缺失引起的偏差程度,讨论在这些海域是否可以付诸物理模型试验。同时,还导出了潮流泥沙试验和潮流污染物扩散试验的相似比尺关系。     

洋浦港平面布置方案的数值研究比选

分析了洋浦港工程的建设将有可能引起洋浦港区的潮流、泥沙运动变化,而导致部分海岸线水域的泥沙淤积,采用了COHERENS-SED模型进行区域水流模拟,从纳潮量、流向与航道的夹角方面,对不同布置方案进行比较,比选出最佳工程布置方案。     

辐射沙脊群潮滩地形遥感遥测构建

潮滩地形是合理开发利用潮间带滩涂最重要的指标之一。滩涂水边线测量法是目前公认的具有可操作性的滩涂地形遥感测量方法。本文以水边线测量方法为基础,提出一种基于水位测站基线的潮滩地形遥感遥测构建方法。以江苏沿海大面积潮滩为研究区,将该区域自建的4座水位测站的连线作为水位测站基线,结合不同潮情下采集的遥感影像提取的滩涂水边线数据,通过水位测站基线计算滩涂水边线高程,从而构建出辐射沙脊群潮滩地形。采用实测地形数据进行检验,结果表明:构建的DEM能够反应当前潮滩的基本形态,平面精度达30 m,垂直精度达20 cm。     

2-D Current Field Numerical Simulation Integrating Yangtze Estuary with Hangzhou Bay

—In this paper,integrating the Yangtze Estuary with the Hangzhou Bay,a 2-D velocity fieldmodel is established.In the model,fine self-adaptive grids are employed to adapt to the complicated coast-al shape.The hydrodynamic equations satisfied by two contravariant components of velocity vector andsurface elevation in non-orthogonal curvilinear coordinates are used.In each momentum equation thecoefficients before the two partial derivatives of surface elevation with respect to variables of alternative di-rection coordinates have different orders of magnitude,i.e.,the derivative with the larger coefficient mayplay a more important role than that with the smaller one.With this advantage,the ADI scheme can beeasily employed.The hydrodynamic factors include tidal current,river runoff and wind-induced current.In terms of tidal current,seven main constituents in the area are considered in the open boundaries.Theverifications of surface elevation process and current velocity process in the spring tide and in the n     

On the formation of sand banks of finite extent

We consider a model where the fluid depth depends on both horizontal coordinates, quasi-steady depth-uniform non-divergent fluid flow is governed by inertial, pressure and bottom-frictional forces, sand transport is proportional to the cube of the instantaneous current but augmented by a down-slope component and by wind-wave action, and sand is conserved.It is found that low parallel banks grow fastest, so that in an extensive spatially uniform sea previous calculations for linear banks are appropriate. The inclination of banks to the tidal currents can be interpreted in terms of similarly inclined deposition bands resulting from vorticity generation and advection in flow over a small isolated hump. A small bump can evolve to an equilibrium bank (typically after an initial rapid extension across the tidal currents) provided that sand is sufficiently restricted and particularly if some wind-wave action prevents growth up to the sea surface. Sand banks are likely to be in a late stage of evolution, when the main change is a slow lengthening as the net current and transport along the bank side slows and turns around the bank end with net deposition. The equilibrium is apparently stable except when there is an overall bed slope in the direction of the tidal currents, or when sand is abundant.     

黄、东海环流的数值研究Ⅱ潮及潮致环流数值模拟

该文中数值模拟了黄、东海陆架区的四大天文潮及其潮致拉格朗日环流。运用“流速分解法”将线性三维分潮波问题化为一个分潮潮位及深度平均流的二维问题和一个流速垂向剖面问题求解。其二维问题的底摩擦系数由三维模式导出 ,所导得的线性底摩擦力公式更符合物理意义 ,且避免一般二维模式中底摩擦力的经验假定。结果表明 ,三维模式完全可以通过准二维方法求解 ,以避免一般三维问题的繁重计算     

Tidal bedforms in eastern part of the Bohai Sea

ＴｉｄａｌｂｅｄｆｏｒｍｓｉｎｅａｓｔｅｒｎｐａｒｔｏｆｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａＬｉｕＺｈｅｎｘｉａ,Ｓ．Ｂｅｒｎｅ,ＷａｎｇＫｕｉｙａｎｇ,Ｔ．Ｍａｒｓｓｅｔ,ＸｉａＤｏｎｇｘｉｎｇ,ＴａｎｇＹｕｘｉａｎｇ,Ｊ．Ｆ．Ｂｏｕｒｉｌｌｅｔ（Ｒｅｃｅｉｖｅ...     

南海北部的潮波传播与海底沙脊和沙波发育

阐述了太平洋潮波传入南海北部的途径与海底沙脊和沙波的区域分布 ;分析了各沙脊和沙波区的潮流动力环境和地貌沉积特征 ;讨论了海底沙脊和沙波发育演变问题。     

基于数值模拟与统计学方法的南黄海近岸沙脊与水道稳定性评价

以南黄海江苏岸外辐射沙脊群为对象,基于已验证的该区域沉积动力学数值模型模拟近30 a(1979~2011年)的水下地形演化,计算辐射沙脊区域海底地形年际变化标准偏差,对沙脊和水道的地貌稳定性进行定量评估。研究发现,地形变化标准偏差愈小,地貌愈稳定;标准偏差愈高,地貌愈不稳定。定量地确定了南黄海辐射沙脊区域内沙脊与水道稳定性系数的时空分布,发现主要淤积区域位于沙脊周围,近岸沙洲有淤高的趋势;主要侵蚀区位于水道,沙脊间水道逐渐冲刷加深,如西洋水道和黄沙洋水道。本研究提出的基于海底地形年际变化标准偏差确定地貌稳定性评估方法,可为海岸陆架地貌稳定性研究、区域资源开发和环境保护等提供参考。