长江口水动力及污水稀释扩散模拟

利用Delft3D数学模型对长江口水动力条件、上海市现有及拟建排放口污水排放的稀释扩散场进行了模拟。模型利用潮汐数据和排放口附近的现场实测数据进行了率定和验证，分别对丰水期、枯水期的大、小潮情况下的流速场、潮位场及污水扩散场进行了研究。结果表明：长江口的水动力条件有利于污水的稀释扩散；现状排放量对长江口水环境影响不大；但如果污水在排放前不进行一定的处理，规划排放量排人长江口将会严重恶化其水质，特别是枯水期小潮时最为严重。建议根据长江口和杭州湾的环境容量，结合排放口的稀释扩散能力，合理确定污水排放方案。     

风和径流量对长江口缺氧影响的数值模拟

受自然和人类活动的影响,海洋缺氧现象日益严重,威胁着海洋生态环境,海洋缺氧问题已经引起了人们的广泛关注。本文应用区域海洋模式并耦合生态模式,对东海的生态系统进行了数值模拟和分析研究。与观测数据比较显示,该模型能较好地模拟长江口外生态变量的分布趋势。另外本文通过设置不同敏感性实验,探讨风和径流量对长江口底层缺氧现象的影响,结果分析表明,风和径流量对长江口外缺氧区的形成有显著的影响。径流量变化虽然对长江口外缺氧区的季节变化影响并不显著,但是对缺氧区域面积却存在显著的影响。径流量增加,水体层化增强,表层叶绿素浓度增加,最终导致缺氧区域范围扩展;径流量减小,水体层化减弱,表层叶绿素浓度减小,缺氧区域范围缩小。风向和风速的改变不仅影响长江口外缺氧区的季节变化,还影响缺氧区域面积。     

长江口潮沼植物对动力沉积过程的影响

为探讨潮沼植物对动力沉积过程的影响,在长江口南汇东滩沼泽和邻近的光滩上进行了近底层流速、波浪、悬沙浓度、沉积物粒径和滩面淤积速率等对比实验,并在九段沙潮沼中做了两种先锋植物黏附悬沙的实验.结果表明,沼泽和同高程的邻近光滩近底层平均流速的比值为0.16～0.84;两种环境平均波周期、平均波高和平均悬沙浓度的比值分别为1.4,0.43,和0.71.波浪传入沼泽后,一方面波高大大降低,另一方面变得规则有序.海三棱草和草两种先锋植物群落黏附的悬沙分别达到298和40g/m2.由于水动力降低和植物的捕沙功能,细颗粒泥沙易于在沼泽中沉积下来,导致沼泽环境沉积物明显较相邻光滩细;沼泽中沉积速率加快,侵蚀受到抑制.     

长江口涨落潮槽水动力特性的同步观测及其输运机制研究

涨落潮槽是河口区的重要地貌单元。只有枯季涨潮槽才能表现出涨潮优势。使用ADCP和ENDECO在枯季对长江口典型涨落潮槽进行一个潮周期的同步水文观测。利用本次观测资料和收集以前洪季水动力结果,比较分析了长江口涨落潮槽一个完整洪枯季大小潮水动力特征和输运机制。结果表明：（1）长江河口涨潮槽的水动力极为复杂。不仅存在洪枯季节的水文特征变化,而且存在着洪季大小潮和枯季大小潮的变化;（2）只有枯季大潮表现出较为明显的涨潮优势。涨潮槽的单宽涨落潮量接近,而落潮槽的单宽涨潮量都小于单宽落潮量;（3）洪季大小潮涨潮槽的平均涨潮流速都大于落潮槽,平均落潮流速都小于落潮槽。枯季小潮的平均涨潮流速来说,涨潮槽大于落潮槽;而对于落潮流速来说,涨潮槽上部小于落潮槽,下部大于落潮槽;（4）涨潮槽的欧拉余流要小于落潮槽,涨潮动力减弱对涨潮槽的影响较为明显。     

长江口北槽南导堤越堤输沙运动的时空变化特征研究

通过现场观测对长江口北槽南导堤越堤输沙运动的时空变化特征进行的研究表明:(1)南导堤沿程各测点各涨落潮过程单宽越堤净输沙量存在良好的线性相关关系;(2)S4—S7和S2—S3区段越堤输沙强度大,是主要输沙通道;(3)南导堤年平均越堤净输沙量约为296.6 Mt,其中洪季、枯季分别占年均越堤净输沙量的62.24％和37.76％.     

长江口外及毗邻海域盐度的时空变化特征

利用2005年夏季和秋季以及2006年春季在长江口外及毗邻水域进行大、小潮准同步周日连续观测的盐度资料进行整理、统计和分析,总结了长江口外及毗邻海域盐度的空间分布和时间变化特征.结果表明:1)测量区域内盐度平面分布特征是以长江口和杭州湾湾内为相对低盐中心,向外海和南北两翼盐度增高,存在盐度梯度较高的带;2)盐度垂向分布...     

碟形网箱水动力特性的研究

根据物模实验得到碟形网箱在不同海况条件下的受力并给出了其估算方法和公式及其相关系数的取值,同时总结了碟形网箱的运动特性。     

长江口入海水沙通量变化及其影响分析

基于大通站1960—2020年长系列的径流量和输沙量资料,研究了长江口入海水、沙通量的季节变化、年际变化和趋势性,并讨论了其影响因素。研究结果显示：多年长江口入海平均径流量为8 906亿m3,各年的平均径流量值围绕着多年平均值上下摆动,没有明显的变化趋势;入海径流量的季节性变化明显,每年的5—10月的径流量占全年的70.3%;多年平均年输沙量为3.35亿t,输沙量过程总体呈现减小的趋势;长江口入海水沙通量变化受中上游的水土保持和水库建设等因素影响明显,其中三峡水库蓄水后,大通站输沙量与之前相比减少了62.8%;受长江流域来沙锐减的影响,长江口河势也发生了明显变化,出现了河口含沙量明显减小、河口总体上由淤积环境向冲刷环境转化、长江口水下三角洲前缘大面积冲刷河口拦门沙及水下三角洲泥沙补给出现“源汇转化”的结构性变化等现象。     

长江口河口锋的悬沙及动力特征初探

通过对2002年9月、2003年4月和2004年10月在长江口滨外区多船同步定点观测的数据进行分析,捕捉到了长江口河口锋带位置,并利用调查数据分析了河口锋带的动力特征.结果表明:长江口河口锋的位置大约位于122°10′E,30°50′N至122°20′E,31°00′N一线附近,在河口锋带有着较为强烈的河海相互作用,流速不符合典型的对数流速曲线,河水与海水的相互消长局限于海面以下5 m的表层范围,观测表明在河口锋面区悬浮泥沙为泥沙流伏在海水之上输运.     

组合动力锚水动力特性数值模拟研究

作为海上浮式结构物的一种新型锚固基础,动力锚具有自安装、不受水深影响、适用范围广的特点。在动力锚的基础上研发的组合动力锚结合了动力锚自安装和板锚法向受荷的特点,具有安装快速、适用多种类型海床、承载效率高等性质。组合动力锚在水中自由下落时的水动力学特性（下落速度、方向稳定性等）会受到锚链、尾翼宽度和助推器质量等因素影响。若下落速度过小或方向稳定性过差,则会影响锚的安装成功率。采用计算流体动力学方法模拟流体对锚的冲击和锚在水中自由下落过程,以优化组合动力锚的尾翼尺寸;其次研究锚链作用力和助推器质量对组合动力锚下落速度和偏角的影响规律。计算结果表明：组合动力锚的拖曳阻力系数为0.45左右,尾翼宽度最优尺寸为翼板宽度的1.25倍。连接在锚眼处的锚链会减小组合动力锚的下落速度并加剧锚的偏转,需综合锚的下落速度和偏角来确定锚在水中下落高度。     

河口涨落潮槽水动力特征及河槽类型判定

在前人对河口冲刷槽研究的基础上,选择长江口南支、新桥水道、南小泓和南港主槽作为典型涨、落潮槽研究对象,以2001年洪季和2003年枯季实测资料为根据,比较分析了长江口涨落潮槽的水流、泥沙、优势流和优势沙等动力特征,结果表明用单一因子分析河槽性质不够全面.提出了一个(无量纲因子)河槽类型系数(λ)来综合表述河槽的多种水文泥沙特征,可以较全面地用多个影响因子来合理地判断河槽类型.     

长江口北槽黏性细颗粒泥沙特性的试验研究

选用长江口北槽黏性细颗粒泥沙,在不同盐度的人工海水中通过静水沉降、动水沉降等各种试验手段了解其基本特性。在静水沉降管中观测了胶粒的电化学絮凝过程和重力碰并过程,于不同盐度条件下找出最佳絮凝盐度;并通过黏性细颗粒泥沙在流动海水中絮凝的试验研究,揭示其在动水中絮凝的机理和规律,及不同条件下的起动流速、不淤流速、沉降速度等特征值,从而分析其落淤情况。研究结果表明,长江口北槽细颗粒黏性泥沙的最佳絮凝盐度约为15,起动流速为15~20 cm/s,这与泥沙的淤积固结时间有关,而不淤流速约为60 cm/s。并由试验得到了挟沙力与流速之间的经验关系,以及用于估算不同流速条件下泥沙沉降速度及淤积量的经验公式。这些结果可用于长江口航道的疏浚、整治工作中,具有一定的理论指导意义。     

围涂对长江口北支河势影响分析

上世纪五十年代以来长江口北支的大量资料表明,围涂对长江口北支河势影响巨大。北支的洲滩圈围打破了原有的自然平衡状态,改变了平面形态、水流条件以及大幅度地减少了河槽容积,加剧了河床演变,引发了涌潮和航道淤塞,上世纪九十年代后的围涂促使北支向缩窄方向发展。研究围涂对长江口北支河势的影响,将对该地区水土资源的可持续利用和经济的可持续发展具有重要意义。     

长江口和杭州湾污染物稀释扩散及交汇数值模拟研究

河口水体中污染物稀释扩散是近海水环境研究的关键问题之一。针对长江口和杭州湾的污染物稀释扩散与交汇,利用有限体积法,建立了大范围二维潮流水质数学模型,结合拉格朗日法粒子追踪技术,模拟了不同径流下两河口的污染物(COD)稀释、扩散和交汇。结果表明,长江口石洞口排放的污染物口内经过10次往复运动,历时5天扩散至口门处,随后部分进入外海,另一部分经过6天扩散至杭州湾水域;杭州湾金山排放的污染物历时10天向上下游扩散约28 km,同时由北岸向南扩散约15 km。在各排污口同时排放COD浓度为100 mg/L的污水,交汇处COD达到相对稳定后,浓度增量约为1.2 mg/L,受长江口和杭州湾的影响之比约为5∶1。对不同径流量下COD稀释扩散进行模拟,得出径流量增大有助于污染物的稀释扩散。     

长江口细颗粒泥沙絮凝作用及其制约因素研究

简要介绍了人海河口细颗粒泥沙的絮凝机理;以长江口细颗粒泥沙絮凝作用的研究为例,概述了影响河口细颗粒泥沙絮凝的若干因子;着重介绍了长江口水体生物地球化学过程对于细颗粒泥沙絮凝作用影响的研究进展。在此基础上,结合国内外相关研究的最新进展以及河口工程与环境中的泥沙问题,提出未来工作设想。     

长江河口潮波时空特征再分析

长江河口的潮波传播受到近岸及河口浅水地形及长江径流的显著影响,表现出很强的时空变化特征。已有相关研究主要关注徐六泾以下的河口段,还缺少对河口系统的潮波特征分析。本文基于大通、南京、徐六泾和牛皮礁4站的年内连续潮位资料,分析了主要天文分潮和浅水分潮的振幅沿程变化、季节变化特征和规律,认识到洪季大径流对江阴以上的近口段潮汐衰减作用显著大于枯季,而河口段的平均潮差有一定的半年周期变化,年内秋季最大。口内高频浅水分潮振幅在河口下段最大,且洪季大于枯季,低频浅水分潮则在河口上游振幅最大,由此反应径流对潮汐改造的非线性作用。这些认识可为水道航运及相关河口研究提供基础认识。最后本文也指出关于长江河口潮汐特征尚需进一步研究的若干问题,以期下一步工作取得相应进展。     

长江口大型工程对河口生境破碎化影响的初步研究

通过对工程海域26个站位的调查采样,研究分析了长江口深水航道治理一期工程对河口生境破碎化的影响。结果表明,工程已对长江河口区局部海域水体和底栖生境破碎化产生了明显影响,而对工程海域小尺度海洋水团、底栖生境和渔业资源生境的破碎化影响最大,造成局部小尺度海洋水团改变,部分渔业资源种类洄游通道、产卵场、肥育场、渔场生境破碎化。建议建立长江口生态特别保护区,加强对河口大型工程综合影响研究与生态修复,加强河口生态系统管理与执法力度,为长江口沿岸城市社会经济的可持续健康发展提供良好的海洋生态环境基础。     

长江口北翼海滨地区海水入侵的地球化学特征初步研究

利用2009年2月和8月两次在长江口北部滨海地区地下水调查取得水化学数据,综合运用数理统计法、Piper三线图法,分析长江口北翼滨海平原海水入侵区浅层地下水的地球化学特征,识别不同季节浅层地下水水化学类型的特征.研究结果表明:(1)研究区地下水主要靠大气降水及地表水体渗透补给,季节变化对区域内地下水水化学空间变异性影响...     

长江河口主槽地貌形态观测与分析

人类活动可以改变流域至河口的泥沙输运与沉积。尽管一些近期的研究已经调查了长江河口的形态演变,然而,流域和河口工程如何影响河口河床的形态演变仍然是不清楚的。该文利用2010年至2015年多波束测深系统和浅地层剖面仪等先进现场测量仪器的长江口主槽走航测量资料,并结合主槽表层沉积物资料,分析了近年来人为强干扰下的长江河口主槽底床微地貌形态,以理解近期人类活动对河口的影响。结果显示:近年来长江河口主槽底床上除了存在平床、沙波、冲沟和冲刷痕等常见微地貌形态外,还存在着疏浚痕和凹坑等人为微地貌形态。在流域和河口大型工程的共同影响下,近年来南北港中上段、横沙通道和南槽上段均受到不同程度的冲刷,其主槽底床上呈现出不同程度冲沟和冲刷痕等侵蚀性微地貌。而由于疏浚工程的影响,南港下段、圆圆沙航槽和北槽航道底床上出现了大范围的疏浚痕和凹坑。近年来包括南槽上段、北槽主槽中段和下段的局部区域和北港拦门沙河段局部区域在内的长江河口最大浑浊带的河床沉积物有粗化趋势。南北港中上段和横沙通道的大部分区域均发育了大量沙波微地貌;总体上,长江河口沙波的波高在0.12~3.12 m,波长在2.83~127.89 m,波高/波长在0.003~0.136,长江河口中上段的沙波尺度(波高的均值为0.91 m,波长的均值为20.08 m)大于密西西比河下游(波高的均值为0.87 m,波长的均值为17.62 m),且两区域沙波的几何形态差异性较小。     

长江口水域波浪数值计算

利用高阶非线性抛物型缓坡方程对长江口水域的波浪传播变形作了推算,依据测站的资料分析数值模式中的底摩阻因子和风能输入因子对波浪传播的影响,进而确定其参数。针对不同导堤结构型式,分析了潜堤的波浪传递系数,最后对长江口二期整治工程完成后水域的波浪场作了推算。