金塘岛北部海域地形变化对水动力环境的影响

浙江舟山金塘岛北部围填海工程使其周边海域的地形产生了较大的变化。本文利用数值模拟方法研究了该围填海工程引起的地形变化对金塘岛周边海域的潮流、余流以及泥沙冲淤的影响。研究结果表明：地形变化对沥港水道影响较大,水道北部入口位置向北移,入口处流速明显增大,涨急流速由0.50 m/s增强为0.92 m/s,增强了84%,落急流速由0.30 m/s增强为0.53 m/s,增强了77%,余流流速由0.05 m/s增强为0.12 m/s,增强了140%;沥港水道中部转角处落急流速减弱;围填海工程新生成的岬角处流速变化也较大,2个岬角凹处形成旋转流场,涨急流速由0.46 m/s减弱至0.14 m/s,减弱了70%,落急流速由0.61 m/s减弱至0.17 m/s,减弱了72%,余流流速由0.55 m/s减弱至0.04 m/s,减弱了93%。金塘岛北部海域泥沙淤积分布与余流变化大小分布一致,表明两者密切相关且均受地形变化影响显著。     

高频地波雷达观测的苏北辐射沙洲南部海域夏季表层海流特征

本文利用高频地波雷达获得的江苏如东海域大范围长期海流观测资料对苏北辐射沙洲南部烂沙洋海域夏季表层海流特征进行了分析。分析结果表明:研究海域表层海流靠近近岸一侧为往复流,流向总体上呈西北-东南向,靠近外海一侧为旋转流;海域潮流动力较为强劲,夏季表层海流实测最大流速达1.47 m/s,涨潮平均流速介于0.44~0.55 m/s,落潮平均流速介于0.38~0.52 m/s,海域西北部区域涨落潮平均流速明显大于其他区域;表层潮流为正规半日潮流,M₂分潮为最主要分潮,其潮流椭圆长轴范围为0.57~0.71 m/s,远大于其他分潮,其次为S₂分潮;该海域夏季表层余流呈现近岸大离岸小的分布趋势,余流流向基本指向近岸方向,从离岸到近岸余流流向呈现逆时针偏转。     

大亚湾海域潮流和余流的三维数值模拟

用三维陆架海模式(HAMSOM)对大亚湾海域的潮汐、潮流和余流进行了数值模拟研究,模拟结果与实测值吻合较好。给出了潮流性质、主要分潮的潮流椭圆和余流。计算结果表明,大亚湾海域的潮流性质以不正规半日潮为主,水平潮流具有明显的往复流性质,主要呈南-北方向,落潮流速比涨潮流速大,其中表层M2分潮最大流速为25.3cm.s-1。流速受地形的影响,在大辣甲和黄毛山岛之间以及两岛与岸之间的区域流速较大,尤其在湾的东北角狭长地形处流最急,流速最大;靠近岸边流速较小,水平速度的垂向变化不大。夏季湾内余流较小,海域自净能力较弱。冬季湾内水体的自净能力随流场强度加强而加强。     

田横岛、绿岛码头建设对附近水域水动力影响数值研究

利用有限元方法 ,建立了崂山头至古龙咀连线以西海域二维潮流数值计算模式 ,数值模拟了田横岛、绿岛码头建成后对附近水域水动力的影响 ,数值模拟结果表明 :码头建成前后流场分布在离码头区500m以外几乎无变化 ,在码头附近除围海造田减少了部分海域面积外码头周围水域流场有变化 ,其最大量值减少范围500m外流速小于1.73cm/s、余流小于0.44cm/s,而流速方向角变化范围小于8.1°、余流小于12.8°。最大流速发生时刻基本没有变化。     

芝罘湾水动力与物质输运现状的数值模拟

为海洋生态保护和海岸工程建设等工作提供参考，基于Mike21模型水动力学（HD）模块，得到最新岸线形态下芝罘湾的潮流场，涨、落潮历时不均，落急潮流流速大于涨急潮流；东北岸流速最大，向西南靠岸渐小；湾北涨、落潮流向相反，湾中、南部流向在涨急时刻为SW向，落急时刻由南呈NW向向北顺时针逐渐转为NE向。计算了15个潮周期的欧拉余流场，余流流向除湾南沿岸局部区域沿岸向南外，整体为中心在湾东北的顺时针余环流,余流流速整体较小，大部分区域不超过0.06 m/s。芝罘湾内等距离释放16个自由粒子，据粒子运移轨迹得知：湾以北外海的物质不易向湾内输运，湾内自由粒子最终均运移出湾外，湾内无聚集，表明芝罘湾的水动力情况利于物质向外输运；担子岛以北的粒子向东输出湾内后，绕开担子岛等岛屿输运至东南外海；担子岛以南的粒子经过在湾内回旋振荡，以“∞”型轨迹最终南下。     

广东红海湾海流季节性特征分析

基于2017年春季和冬季的海流资料分析了红海湾海区海流特征、潮流状况、涨落潮流特性、余流特征及表层漂流特征。研究海域共布设3个临时潮位观测站和11个全潮水文观测站。根据流速、流向过程曲线和潮位过程曲线的关系,得出涨(落)潮流速最大的时刻和最小流速发生时刻与潮位关系并非固定在高(低)潮时或半潮面左右,由此看出,研究海域的潮波介于驻波与前进波之间,属于不规则半日潮流主导的海域。研究海域中大部分站位潮流属于往复流,少数站位潮流运动具有一定的旋转性,平均涨潮流速最大为7 cm/s,平均退潮流速最大为14 cm/s。春季大潮期和中潮期各站余流流向整体为偏东向,小潮期,除少数测站余流流向偏向南东向,其余测站余流流向偏西向;冬季大潮期和中潮期各站余流流向整体为偏西向,小潮期,湾西侧余流流向偏西向,湾东侧余流流向偏南东向。垂向上各层余流流速由表至底逐渐减小,流向基本一致。     

围填海对伶仃洋水流动力的短期影响模拟研究

利用已经过验证的高分辨率三维海洋动力模型FVCOM,根据1984—2014年内伶仃洋的围填海变化情况,结合情景模拟案例,研究分析围填海对伶仃洋水流动力的影响,探究截流式和顺流式围填海对伶仃洋不同季节的水平余流场、垂向环流结构以及潮汐变化过程的影响。研究结果表明,围填海对伶仃洋的余流流向没有明显影响,但对余流速有较大的影响。在水平方向上,截流式围填海使得周边海域的余流速明显增大,增幅在0.02～0.25 m/s不等,其中口门区域受到的影响最大;相较于底层流场,表层流场受围填海的影响相对更大,围填海以南的较远海域在表层出现一条强度逐渐减弱的流速减小带,减幅在0.02～0.15 m/s不等,且影响范围与流场的分布密切相关,在夏季向南延伸,在冬季向西南延伸。顺流式围填海的影响则主要分布在伶仃洋两侧沿岸,并且不同季节的影响特点有一定区别,在夏季使得内伶仃洋东岸海域流速增大,但在冬季使其流速减小,变化幅度均在0.02 m/s以上。在垂直方向上,围填海使口门区域余流的纵向流速梯度增加,并且改变了伶仃洋余流的垂向分布情况,总体表现为远离围填海的海域表、底层余流的流速减小,中上层余流的流速增大;与此同时,围填海大幅度改变了周边海域的横向流速,并且在伶仃水道、矾石水道等区域产生了新的横向环流。围填海使得河口至围填海的余水位明显上升,使得伶仃洋海域的余水位下降,余水位梯度的增大是围填海周边余流速增大的主要原因。另外,围填海影响了伶仃洋的潮汐变化过程。在大潮期间,围填海改变了伶仃洋海域涨落潮时的潮流流速,使得周边海域落急流速增加,较远海域落急流速减小,而涨急流速都减小;同时,围填海使得海域涨落潮时的潮位受到一定影响。围填海最终使得伶仃洋的潮汐相位提前了20～35 min。     

基于长期定点观测资料的莱州湾人工鱼礁建设区局地水动力特征

为了研究人工鱼礁区基本水动力特征,本文利用人工鱼礁投放区的座底海床基获取半年以上的水动力观测资料,通过谱分析、调和分析、滤波等方法分析了该海区潮汐、潮流特征,并讨论了余流特征。结果表明,该海域属于不规则半日潮,具有显著的全日潮周期和半日潮周期,潮汐性质指数为0.98,平均潮差为0.95m,最大可能潮差为2.25m。潮流为典型的往复潮,潮流主向为NNE-SSW,优势分潮为M2分潮。垂向上,流速大小随深度增加显著降低,海底1m的流速较表层降低约30%,流向向沿鱼礁布设方向偏转。该海域余流较小,欧拉余流与斯托克斯余流大小相当,分别为1.35cm/s,1.41cm/s,均为向岸输运,欧拉余流表层受风影响较大,拉格朗日余流为2.76cm/s,方向SEE。该海域流场垂向结构与人工鱼礁投放后底摩擦增加、鱼礁对近底层水流的阻滞作用有关。底层温度具有显著的季节变化与日变化特征,短期高频变化存在显著的全日周期与半日周期,冬春季由于垂向混合加强,全日信号更为显著。底层浊度的升高主要由大风过程加强垂向混合的引起。     

大小门岛海域表层潮流和余流特征分析

利用2012年4月份进行水文调查得到的实测海流数据,依据多周日观测的准调和分析原理,对大小门岛海域表层潮流进行调和分析。基于调和分析结果对大小门岛海域潮流和余流特征进行精细化研究。结果表明:大小门岛海域潮流类型为不正规半日浅海潮流,大小门岛西部海域受浅水分潮影响最大。整个海域潮流运动形式以往复流为主,由于受到多股往复流的干涉作用,大门岛西侧旋转流较强;实测落潮流要强于涨潮流,流速在瓯江口外侧达到最大。余流走向存在区域性差异,小门岛西北、瓯江口内部及黄大峡海域余流方向与涨潮流一致,其它区域与落潮流一致,余流流速大小与最大流速分布基本一致。     

珠江口及邻近海域潮波数值模拟——Ⅰ模型的建立和分析

采用无结构网格三维有限体积海洋模式FVCOM,基于高精度的水深和岸线资料,建立了覆盖珠江口及邻近海域的三维正压高分辨率数值模型。和验潮站实测资料以及前人研究的对比验证表明,该模型能较准确地再现珠江口及邻近海域的潮汐、潮流变化过程。研究发现,珠江口海域潮汐为不正规半日潮,潮型数大致介于1.1~1.3之间,M2分潮占主导地位。M2,S2,K1和O14个主要分潮向河口内传播时,等振幅线均偏西北-东南向,西侧振幅小于东侧,河口附近等位相线比陆架海域密,西侧相较于东侧更密。从湾口传播到湾顶,半日分潮历时约2h,全日分潮历时约1.3h。潮流呈东强西弱,且落急流速大于涨急流速,河口内潮流流速是陆架海域的1~2倍,最大可达到1m/s;在陆架海域半日分潮旋转潮流强于全日分潮,在珠江口内主要为西北-东南方向往复流,航道区潮流最大。欧拉余流在河口内航道区形成南向流,在河口西侧浅滩处形成北向流,出现了余环流结构。此外,在航道区和深圳湾等区域形成较强余流涡旋结构。外海传入潮流能通量自南向北在珠江口内汇聚,在航道区呈现高值区,最大可达10KW/m。     

黄河口附近海域潮流特征分析

黄河口作为我国重要的河口区域,研究其潮流特征对河口海域工程建设及环境保护具有重要意义。本文利用黄河口大潮期6个站位25 h连续潮流观测结果,采用准调和分析及数据统计方法,研究了该区域观测期间的潮流特征：观测期间,各站流速流向差异性较大,平均涨潮流历时大于平均落潮流历时。调和分析结果可知,半日潮流为该区的潮流性质,并且多数的站为往复流,该区所受浅水分潮流的影响较低。0～3 cm/s为各观测站的主要余流流速区间,S—SSW向为余流主向;各站位的流速在垂向上基本呈现出逐渐减小的态势。     

丁字湾近岸海域潮汐、潮流和余流特征研究

利用丁字湾近岸海域2021年的最新观测资料,研究了潮汐、潮流和余流的基本特征和变化规律。得出如下结论：潮汐为正规半日潮,最大潮差405 cm,最小潮差69 cm,平均潮差248 cm,涨潮历时小于落潮历时。潮流为规则半日浅海潮流,最大涨潮流流速为67 cm/s,最大落潮流流速为72 cm/s。涨潮流历时小于落潮流历时。垂向来看,表层流速最大,中层次之,底层最小。海流的旋转谱分析的结果显示M₂分潮的谱峰值最高,运动形式为逆时针旋转流。余流,整体余流流速小于10 cm/s,表层余流最大,中层次之,底层最小。观测期间,长周期的风向和余流流向相反,因此风不是余流的控制因素。     

疏浚工程对湄洲湾东吴港区水环境影响的数值模拟

为了解疏浚工程对附近海域水环境的影响,应用MIKE21软件,建立了湄洲湾港东吴港区工程附近海域的二维水动力和泥沙输运计算模型,在对潮流和悬浮沙计算结果验证可靠的基础上,分析工程对附近海域水环境的影响。结果表明,(1)疏浚工程对附近海域的潮流产生影响,流向更有利于靠离泊作业。(2)工程前后流速变小,码头栈桥区域周边流速最大可减小1.23 m/s,回旋水域流速最大可减小约0.59 m/s,东吴航道流速最大可减小约0.43 m/s;(3)悬浮沙浓度增量10 mg/L包络线的最远扩散距离为4.01 km,扩散面积为14.66 km~2;施工结束后,悬浮泥沙恢复至一类水质的时长约3 h,恢复至本底值所需时长约16 h。     

海庙港新增通用泊位工程水动力数值模拟

海庙作业区是莱州港的重要组成部分。根据吞吐量预测,现急需建设#5、#6泊位并对码头前沿水域进行疏浚。本文采用MIKE21中HD模块建立渤海湾潮流模型,研究工程建设对水动力环境的影响。为了得到更精确的结果,采用嵌套网格离散工程海域。将数值模型的结果与测站的观测结果进行了对比。潮流的相位差为10min,潮位差10cm。计算得到的潮流流速也与观测结果吻合良好。根据验证结果,作者认为本文建立的数值模型可以比较精确地预测潮流场。基于工程前后不同的岸线和水深数据,分别建立了工程前后的数值模型,通过结果对比,得到以下结论:(1)海庙作业区位于太平湾南部,该海域的潮流为非正规半日潮型,平均涨潮历时大于平均落潮历时,日不等现象较为明显。(2)落急时刻海庙作业区整体水流方向为SW-NE向;涨急时刻海庙作业区北部海域水流流向主要为N-S向,向南逐渐改变为NNW-SSE向。(3)工程建设前,起到挑流作用的主要是作业区西部的堤防;全部工程建设后,起到挑流作用的主要是作业区西部的新码头岸线;工程建设导致码头西部在涨急、落急时刻的流速均有所增大,且增幅超过10cm/s,岸线的变化导致水流方向变化较为明显,最大值超过20°。(4)港池的开挖导致作业区南部水域水流速度明显减小,流态平顺,有利于港池的靠船作业的顺利进行。需要注意的是:港池流速变小有利于泥沙的沉积;来沙方向的来沙量对于港池清淤的间隔时间影响较大,在实际工程中应给予相应的措施。     

北黎湾及邻近海域潮流数值计算

建立北黎湾及邻近海域二维潮流数值模型,重现该海域潮波及潮流的分布规律,计算得到m1分潮和M2分潮的同潮时线与等振幅线、潮流椭圆,m1与M2合成的潮致欧拉余流、最大潮流和不同时刻潮流场分布。     

洋山港区动力泥沙过程研究——兼论北岛链汊道封堵的影响

于 2006 年 4 月 8 - 17 日、8 月 9 - 16 日和 2007 年 1 月 13 - 25 日在杭州湾口的洋山港海域一固定观测点(平均水深约 15 m)用"海床基海洋环境自动监测系统"观测了潮位、波浪、潮流、近底悬沙浓度等要素.结果表明:( 1)研究区波浪较弱,平均有效波高为 0.53 ～ 0.65 m,常风条件下波高受水深控制,而强风天气时波高受风速控制.( 2)港区潮流较强.最大流速为 238 cm / s,观测期间平均流速在中、上层均 > 80 cm / s,而在近底层<40 cm / s.潮流以离底 4.7 ～ 5.7 m 为分界层,分界层以上以落潮流占优势,分界层以下以涨潮流占优势.涨、落潮流流向分别在 310°～ 320°和 130°～ 140°之间,涨、落潮主流比洋山港工程前向右偏转约 20°.( 3)余流流速由底层向表层递增,上层和表层均大于 10 cm / s,中、下层为 4 cm / s左右;余流流向,底层约为 322°,2.7 ～5 .7 m 层为 56°～ 85°,6.7 m 以上为 103°～ 166°.( 4)2006 年 4 月小潮和 8 月大潮平均悬沙浓度分别为 0.81 kg / m3 和1.46 kg / m3.悬沙浓度涨潮大于落潮,涨急时悬沙浓度最高.     

胶州湾前湾填海对其水动力影响预测分析

本文采用ECOM-SED模式、算子分裂法和“干、湿”点法建立了胶州湾变边界数值模型。从潮、余流、潮波系统和潮流能几方面预测分析了胶州湾前湾追地对海洋水动力的影响。结果表明,前湾填海对胶州湾的潮波系统影响甚微,振幅和位相的变化都在1％以内。但是在前湾和工程附近海域潮流和余流变化比较大,其他海域的潮流和余流变化不大,潮流流速变化为1％左右,余流流速变化为3．14％～9．16％。填海后,内湾口和外湾口附近潮能通量增加2．6％～5．24％,前湾和工程局部区域潮能通量减小20．21％～87．23％。     

黄河口海域潮汐、潮流、余流、切变锋数值模拟（英文）

采用有限体积三维近岸海洋模型,建立无结构三角形网格,对当今地形下的黄河口海域进行高分辨率数值模拟,在成功模拟渤海潮汐潮流的情况下,重点研究了黄河口海域。当前黄河口附近海域潮汐为不规则半日潮,潮流为往复流,方向近似平行于岸界,潮致欧拉余流在岬角两侧存在成对的涡旋,涡旋的方向为南顺北逆,黄河径流对此涡旋有加强的作用。由于地形等复杂因素的影响,河口海域附近在涨落潮转换过程中存在内涨外落型和内落外涨型切变锋,其首先出现在浅水区域,然后向深水区域传播,1~2 h后消失,它的产生是由于近岸海域潮汐相位领先于外海海域潮汐相位。     

黄河口海域潮汐、潮流、余流、切变锋数值模拟

采用有限体积三维近岸海洋模型,建立无结构三角形网格,对当今地形下的黄河口海域进行高分辨率数值模拟,在成功模拟渤海潮汐潮流的情况下,重点研究了黄河口海域。当前黄河口附近海域潮汐为不规则半日潮,潮流为往复流,方向近似平行于岸界,潮致欧拉余流在岬角两侧存在成对的涡旋,涡旋的方向为南顺北逆,黄河径流对此涡旋有加强的作用。由于地形等复杂因素的影响,河口海域附近在涨落潮转换过程中存在内涨外落型和内落外涨型切变锋,其首先出现在浅水区域,然后向深水区域传播,1~2 h后消失,它的产生是由于近岸海域潮汐相位领先于外海海域潮汐相位。     

胶州湾潮余流和物质输送之间的关系

基于MIKE21的HD模型,通过模拟得到胶州湾的潮流场,胶州湾在涨急时最大流速1.04m/s,落急时最大流速约为0.96m/s。胶州湾余流总体较小,平均为0.03m/s左右。并在湾内不同位置释放自由粒子,以MIKE21的Particle tracking模型计算出其在潮流作用下的运移轨迹,结果表明粒子大多数运移到湾内近岸区域,少部分在湾口区域附近;在潮流场基础上计算了欧拉余流场,并和粒子运移结果进行对比,表明欧拉余流场在区域流向比较一致时可以表示粒子运动的趋势,为物质迁移、控制污染等方面提供了一定的参考借鉴意义。