潮汐汊道及其沙滩的安全风险和动力机制

为提高海水浴场的安全性,避免发生溺水事故,文章以潮汐汊道及其沙滩的动力地貌结构和发育演变为基础,研究青岛市灵山湾城市阳台海水浴场沙滩的安全风险和动力机制,并提出风险防范建议。研究结果表明:河口潮汐汊道落潮流三角洲的潮汐水道延伸至沙滩滩面,高潮时淹没,落急时水流集中,形成流向外海的高速水流,极易引发海水浴场安全事故;区域落潮流与汊道落潮流相叠加、落潮流三角洲阻挡沿岸输沙造成下游局部岸段侵蚀以及沿岸输沙变化导致水道迁移摆动等因素进一步加大潮汐汊道附近沙滩的安全风险;安全风险最大的地点位于沿岸输沙下游与区域落潮流流向一致的潮汐水道末端附近沙滩,且该位置不稳定,随波浪场发生年际和季节变化;在潮汐汊道沙滩岸段设置海水浴场前应研究其动力地貌和发育演变,划分危险区和安全区,浴场设置后定期监测并确定危险区的位置,并在沙滩安全维护和质量评价等方面将潮汐汊道作为重要判定指标。     

海南岛洋浦深槽与拦门沙沉积特征和沉积环境分析

自L.J.Leconte和M.P.O'Brien于本世纪30年代初提出潮汐汉道理论以来,由于潮汐汊道在海岸航运上的重要性,以及在海岸演变过程、海洋和陆地之间物质和能量交换、口内海湾或淘湖生态和环境保护等方面意义重大,促使人们长期以来十分重视对这一特殊海岸动力地貌类型的研究[1],潮汐汊道的研究取得了很大进展.     

潮汐汊道均衡断面面积计算与稳定性分析中的问题 ——以海南陵水新村为例

通过对潮汐汊道稳定性与均衡断面面积定义的探讨,明确了O Brien等、Kreeke与Bruun对潮汐汊道稳定性定义的差异。通过不同方法求解一维水力学与连续方程,计算了海南陵水新村潮汐汊道的封闭曲线,并采用华南沿海A-P关系得出的均衡流速曲线及Soulsby临界流速曲线,计算了新村潮汐汊道的均衡断面面积,根据O Brien等与Kreeke的稳定性定义对新村潮汐汊道的稳定性进行了判别。结果表明,在大、小潮期用不同方法及不同的断面变化方式得出的稳定均衡断面面积(A2)在同样的均衡流速曲线下基本一致,而小潮期的稳定均衡断面面积要小于大潮期,最大流速处的断面面积(Acc)要大于大潮期。A2、Acc及饱满系数为0.8时对应的断面面积三者之间具有较大的差异。用封闭曲线求取潮汐汊道均衡断面面积并进行稳定性判断,在概念上有一定意义,可以作为潮汐汊道稳定性判断的一个依据,但通过求解一维水力学与连续方程以获取均衡断面面积则具有较大的局限性与不确定性。应通过中长期的野外观测、数值模拟与物理模型,以确定潮汐汊道的水动力特征以及地形演变规律,得出A-P关系进而求出均衡断面面积,并结合Bruun方法判定潮汐汊道的稳定性。     

柘林湾多口门潮汐汊道动力地貌的演变

潮汐汊道是连接内湾和外海、维持港口通航和水体交换的枢纽,其演变特征是整个澙湖、海湾地貌体系研究的基础。选取典型多汊型潮汐汊道系统——柘林湾为研究对象,以实测资料和历年海图、地形图为基础,结合SELFE(semi-implicit Eulerian-Lagrangian finite-element)模型,研究多汊型潮汐汊道水动力结构、泥沙运动及自然和人类活动影响下的演变特征。结果显示,20世纪70年代澄饶大联围之前,共享柘林湾125km2纳潮水域的5个汊道同时维持稳定;围垦工程后,西侧2个汇潮口门封闭,纳潮面积减少50%,导致湾内动力减弱,韩江来沙中断,湾外浅滩冲刷,泥沙向湾内输送,30多年来三百门水道显著淤积,小金门稳定,大金门冲淤调整,小门水道淤积不稳。围垦工程后小金门水道的纳潮面积变化甚少,水动力及输沙仍为落潮占优,汊道环流发育,汊道断面冲淤微调,维持稳定;大金门汊道所控制的纳潮面积减小1/3,口门涨、落潮流速不对称性减弱,汊道冲淤调整;小门水道纳潮面积剧减一半以上,汊道延长弯曲,大金门与小门水道的环流结构加剧了该汊道的淤积和不稳定。     

海南岛港湾演变与工程建设

海南岛沿岸多港湾，主要有3种类型的潮汐汊道型港湾：（1）沙坝-泻湖型潮汐汊道港湾主要分布在东南部海岸，以三亚港最为典型。三亚港原始岸线为基岩港湾海岸，由中生代花岗岩构成。花岗岩风化泥沙充填谷地港湾连成陆地，以沙坝-泻湖体系形式逐渐堆积成海积平原。（2）港湾型潮汐汊道主要分布在海南岛西部，起源于构造断裂带的港湾。其演化的主要因素是河流及海岸侵蚀向湾内供应的沉积物以及巨大的纳潮量形成的潮流动力。消费品流及海岸供沙使纳潮水域淤积，纳潮量相应减少，同时在口门内外形成潮流三角洲（拦门沙浅滩）。（3）溺谷型潮汐汊道主要分布在海南岛北岸、东北岸。其演化过程是：古河口溺谷，沿岸输沙发育海岸沙坝，古河口溺谷逐渐淤积衰退，潮流作用形成 口门外落潮流堆积体及涨潮带入海相细粒物质，使纳潮水域进一步淤浅缩小，目前这类汊道处于发育演化的晚期，接近汊道整体的消亡。     

粤东碣石潟湖口外近岸泥沙运移及海岸地貌演变

本文分析了碣石潟湖口外海岸水动力条件、沉积重矿物和地貌动态,揭示其沿岸泥沙运移的主要方向是自SE到NW;求出用波能估算当地沿岸输沙的经验公式;说明潮汐汉道东南岸及附近海岸的侵蚀是目前运动泥沙的主要来源,潮汐汊道的不稳定性是由于在潟湖内建造了大堤、减小潮棱体的结果,但兴建中的汊道口东堤竣工后,潮汐汊道的稳定性将有所提高,应用对数螺线形海岸理论能较好地解释和预测研究区的岸线变化。     

黄渤海沿岸海湾—溺谷型潮汐汊道的地貌结构

本文以丁字湾等基岩海湾为例，论述了黄渤海沿岸海湾－溺谷型潮汐汊道的地貌结构，尤其着重于口门段深槽及涨、落潮三角洲。认为涨、落潮三角洲的发育状况与入湾河流的供沙量、纳潮水域容量、波浪作用、潮差以及口外海域的开阔程度有关；泻湖型潮汐汊道的落潮三角洲的典型模式可以应用于海湾－溺谷型潮汐汊道，但涨潮三角洲因受基岩海湾的复杂岸线的限制而不能充分发育。本文还讨论了海湾型潮汐汊道与半开敞海湾在动力和形态中的差异     

山东荣成月湖潮汐汊道的时间-流速不对称特征

月湖是山东半岛东端的一个小型潮汐汊道.在月湖进行了潮位、潮汐观测及地形测量,运用两种方法从潮位记录推算出口门落潮主干道垂线平均流速和断面平均流速.发现除涨潮优势型和落潮优势型外,月湖还表现出另外两种时间-流速不对称,即涨潮历时大于落潮历时且涨潮流速大于落潮流速、涨潮历时小于落潮历时且涨潮流速小于落潮流速.月湖的时间-流速不对称特征与不规则潮汐、涨(落)潮的流速跟潮位的匹配关系、汊道口门的断面形态、口门特殊的水流结构及循环过程等因素有关.时间-流速不对称类型的研究,对于理解潮汐汊道系统的沉积动力行为及进行人工整治有一定意义.     

潮汐汊口水流结构和动力特性研究

潮汐汊口作为河网的重要单元,关系到水沙以及可溶污染物、营养物质的输运和分配,对河口三角洲的水文过程、地貌沉积和生态环境,都有至关重要的影响。本文选取国内最大的珠江河网的分汊顶点-马口、三水分汊,基于一个大潮潮周期内走航ADCP测量,分析潮汐汊口各个支汊的流速过程及三维流速的时空分布特征;结合非稳态的调和分析算法和小波连续变换确定汊口处主要的潮汐组分,利用潮流分离技术,剥离出占主导作用的潮波信号并探讨潮波动力在潮汐汊口处的空间分布形态。研究发现,由于潮波在西江马口和北江三水汊道内传播的不对称性,两汊间的流速过程存在1.5 h左右的相位差。而连接西北江的岗根汊道,由于存在频繁的水体交换和弯道水流的特性,岗根断面的动力作用较为复杂,其最大垂向平均流速在涨落急时刻分别向左、右岸偏移,横向断面均出现了显著的顺时针二次流。     

用一维水力学方程求取泻湖水位及潮汐汊道断面流速——以海南陵水新村港为例

本文通过一维水力学运动方程及连续性方程,得出一个反映泻湖水位变化的二阶非线性有阻尼的强迫振动方程,采用龙格-库特四步格式进行求解,并以海南陵水新村港为例,计算了泻湖水位及潮汐汊道的断面流速.研究结果表明:(1)一维水力学方程可容易地求得泻湖-潮汐汊道体系中泻湖内的水位及汊道的断面流速,计算简单快捷.(2)一维水力学方程可分析潮汐汊道体系中的一些基本现象.如潮汐汊道对潮波的"过滤器"特征;由于泻湖-潮汐汊道体系的阻尼系数较大所导致的潮波自外向泻湖传播时衰减剧烈;径流对泻湖水位及汊道流速产生有利于落潮优势的影响;风可使泻湖水位抬升或下降等.(3)无论是否考虑泻湖与潮汐汊道面积随水位的变化,一维水力学方程都具有相当大的缺陷.由于其不能反映泻湖内地形的空间变化,也不能解决漫滩与归槽等过程,在外海潮波无次生波的情况下,它本身不能产生次生潮波,因而不能正确地反映潮汐汊道体系的涨落潮历时与流速不对称,从而不能分析泥沙的净输运及潮汐汊道的稳定性问题.(4)新村港泻湖-潮汐汊道体系中潮汐汊道的断面面积大小对整个体系的稳定性及演变趋势起着控制作用.     

华南海岸沙坝瀉湖型潮汐汊道口门地貌演变

华南海岸沙坝Ｘｉ湖型潮汐汊道主要分布在小潮差岬湾海岸段。汊道口门基本地貌单元有口门深槽、落潮三角洲、涨潮三角洲、内湾沙嘴等。其形态特征与海岸动力及泥沙条件有关。汊道口门迁移、落潮主水道迁移、冲流坝和水道边缘坝向岸迁移和并岸，是汊道口门地貌演变的主要模式并具周期性特点。Ｘｉ湖港湾大规模围垦堵海或注入港湾的河流改道直接入海，这些人类活动可能导致汊道口门急剧变化和航行条件恶化而必须进行整治。     

华南海岸沙坝瀉湖型潮汐汊道口门地貌演变

华南海岸沙坝湖型潮汐汊道主要分布在小潮差岬湾海岸段。汊道口门基本地貌单元有口门深槽、落潮三角洲、涨潮三角洲、内弯沙嘴等，其形态特征与海岸动力及泥沙条件有关。汊道口门迁移、落潮主水道迁移、冲流坝和水道边缘坝向岸迁移和并岸，是汊道口门地貌演变的主要模式并具周期性特点。　湖港湾大规模围垦堵海或注入港湾的河流改道直接入海，这些人类活动可能导致汊道口门急剧变化和航行条件恶化而必须进行整治。     

华南海岸潮汐汊道P-A关系的分析

潮汐汊道是潮汐海岸的重要海岸类型。本文计算华南海岸32个潮汐汊道的平均潮棱体(P)与口门咽喉段平均海面以下的断面积(A),用回归分析法求出标准差最小的P-A最佳回归方程,为乘幂接近于1的乘幂函数形式,与美国沙质海岸、日本基岩港湾海岸研究结果相似。P-A之间除了具有很好的相关性外,还存在着明显的不稳定性。     

曹妃甸老龙沟动力地貌体系及演化

老龙沟为典型沙坝-泻湖型潮汐汊道,潮汐汊道地貌结构完整.老龙沟口门处潮流动力最强,发育-20m的深槽.口门内涨潮流三角洲上发育完整的多级水道体系.口门外落潮三角洲止于-11 m水深处.以突起的末端坝为地形标志,落潮主水道偏于落潮三角洲东侧发育,落潮三角洲西侧发育宽缓冲流平台.落潮主水道以落潮流为优势,冲流平台上潮流动力...     

黄渤海沿岸潮汐汊道的P－A关系

本文计算了１５个潮汐汊道的大潮潮棱体Ｐ及平均海面下口门最小过水断面积Ａ之间的回归方程式。黄渤海沿岸潮汐汊道的天然状态下的Ｐ－Ａ关系为：Ａ＝０．０８４５Ｐ１．０２０。Ｐ与Ａ不仅具有密切的相关性，还有相当大的离散性，这主要与潮汐汊道所获取的泥沙丰度及潮汐汊道的发育阶段有关。与南海、东海沿岸Ｐ－Ａ关系的对比表明，中国海和海区Ｐ－Ａ关系中的常数Ｃ和ｎ差别不大。研究也表明，泻湖型和海湾－溺谷湾型两种潮汐汊道可求得统一的Ｐ－Ａ关系。但与滨临深水区的半环抱形海湾不同。后者主要因为没有较充裕的泥沙供应及海湾水域较为开敞，而不应列入潮汐汊道的范畴。     

潮汐汊道A-P关系中参数C和n的控制因素

与沿岸漂砂相联系的潮汐汊道系统达到均衡态时的Ａ－Ｐ关系可表示为Ａ－ＣＰ＾ｎ。根据对Ａ－Ｐ关系的模拟，本文提出在均衡条件下ｎ值必然大于１，潮汐汊道Ａ－Ｐ关系表现出弱分形现象。其原因是对应于一定强度的沿岸漂砂较小汊道以口门宽度减小，流速增大来维持均衡关系。模拟实验还表明，参数Ｃ的大小与沿岸输砂率、淡水径流量和潮汐类型有关，这些因素对参数ｎ稍有影响。前人研究有时遇到ｎ〈１的情况，这可能是由于统计分计的某     

非结构网格三维斜压模型研究人类活动对海南岛清澜潮汐汊道水动力影响

清澜潮汐汊道为海南岛东部一个典型的泻湖-潮汐汊道-沙坝系统,由于其优越的自然条件而成为开发的重点区域。近几年的人类活动主要包括:口门西侧的围填工程,航道的疏浚和八门湾泻湖内的围塘工程。采用SELFE模型,结合观测资料,研究了不同人类活动对潮汐汊道的潮波、潮通量与涨落潮历时、河口重力环流、盐水入侵和河口羽流的影响。结果表明不同的人类活动其对动力的影响不同,口门西侧围填工程减小了潮汐汊道的潮差,对潮通量和盐水入侵影响很小;航道疏浚则加大了潮差和潮通量,加强了河口环流和盐水入侵;泻湖内围塘工程使潮差有所增大,但减小了潮通量,对盐水入侵的影响不显著。口门西侧围填工程改变了河口羽流的路径,而航道疏浚则使河口羽流更加向海扩散。     

滦河三角洲海岸潮汐汊道——潮盆体系的演变

近二千年以来，滦河尾闾从西向东迁移，形成了由不同时期的亚三角洲互相叠复而成三角洲体系。丰富的入海泥沙和弱潮环境使该三角洲海岸发育了我国较为完整的潮汐汊道——潮盆体系群。尽管滦河三角洲与密西西比河三角洲有诸多相异之处，但动力泥沙条件的某些相似性使它们的汊道潮盆体系的演变可以进行类比。研究表明，决定潮汐汊道——潮盆体系发育阶段的是它所在的亚三角洲的废弃年龄。从狼窝口到湖林口的各亚三角洲均处于演变的第一阶段。即以受蚀陆岬及其沙咀状堡岛为特色的第一阶段。而大清河口附近则处于以堡岛弧为代表的第二阶段。目前，曹妃甸附近的亚三角洲正在向第三阶段，即堡岛演化为内陆架浅滩的阶段演化。从现代滦河口向曹妃甸，对应于废弃年龄的增加，潮汐汊道分别属于五种类型，即新生波浪型、新生过渡型、潮汐型、老年过渡型及老年波浪型     

海南岛洋浦港潮汐汊道的稳定性

位于海南岛西北岸的万吨级海港——洋浦港属于基岩港湾型潮汐汊道。地貌发育已进入稳定阶段。海岸动力以潮流作用占绝对优势。沉积物主要来源是沿岸小河来沙。由地形影响而形成的两大潮流环流是影响洋浦港潮汐汊道的泥沙搬运、沉积的重要因素。本文通过对地貌、动力、沉积、历史地图对比及工程稳定性判据等多方面研究,确定了洋浦港目前具有较高的稳定性。     

珠江河网典型横向汊道径潮动力时空差异性分析——以“南沙—南华”横向汊道为例

横向汊道对维持珠江河网径潮动力格局的稳定发挥着重要作用,研究其径潮动力时空演变过程及规律对粤港澳大湾区的防洪、供水和通航等具有重要意义。本文基于1966—2016年“南沙—南华”横向汊道沿程潮位站的逐日高低潮位数据及马口、三水水文站的日均流量数据,采用双累积曲线方法及T＿TIDE潮汐调和分析模型,分析了该横向汊道径潮动力的时空差异性。结果表明:1) 1993年为该横向汊道径潮动力的异变年份,1993年后横向汊道潮波振幅梯度绝对值与余水位梯度多年均值降幅分别为25%和38%; 2)强人类活动干预后该横向汊道径潮动力变化存在时空差异性, 1993年后口门南沙站潮动力减弱(M2与K1分潮振幅多年平均降幅分别为0.01m和0.02m),其他站点潮动力增强,潮波衰减效应在中游略有增强,而在上游和下游减弱,且夏季比冬季变化显著; 3)上述时空差异性受自然变化与人类活动的非线性累积影响。口门附近高强度的围垦叠加航道整治工程使得口门快速延伸,导致潮波传播阻力增大,而横向汊道上游高强度的采砂活动使得地形显著下切,导致潮波传播阻力减小;受上游流量与下游海平面季节性变化的叠加影响,横向汊道径潮动力变化在夏季...