辽东浅滩海域潮流运动特征及其与潮流脊发育的关系

本文基于多站海流周日连续观测资料,分析了辽东浅滩海域流场状况,尤其是潮流运动的特征。并初步探讨了潮流运动与辽东浅滩潮流脊发育的关系。结果表明,该区潮流运动的下列特征,对于潮流脊的形成和发育起着最重要的作用。<1>辽东浅滩海域以潮流为主的流场,基本呈北—南向的往复运动。(2)潮流流速一般为0.5～1m/s,且分布不均匀。有从南向北递减之趋势。但在沙脊北部,流速有所增加。(3)该区潮流为非正规半日潮流。涨、落潮明显不对称。涨潮流的流速和历时皆大于落潮流。数值试验表明,在海底地形和潮流的关系中,潮流仍起着主导作用。     

渤海东部潮流动力地貌特征

渤海东部发育了典型的潮流动力地貌体系，它由老铁山水道冲刷槽、辽东浅滩沙脊和渤中浅滩沙席三者组成。前者为潮流侵蚀区，后两者为潮流沉积区。老铁山水道表层最大流速可达５ｋｎ，潮流强烈侵蚀海底；辽东浅滩表层最大流速１．３～２．３ｋｎ，Ｍ２分潮椭率绝对值小于０．４，潮流往复性强，形成潮流沙脊；渤中浅滩表层最大流速为１．２～１．６ｋｎ，Ｍ２分期椭率绝对值大于０．４，潮流旋转性强，形成潮流沙席。６号沙脊南端详测区的旁侧声纳镶嵌日显示的微地貌形态有海底沙丘、沙条、彗星尾标志和冲刷沟，表明沙席和沙脊均是现代潮流作用形成的底形。该潮流动力地貌体系中，净沉积物搬运从老铁山水道至两潮流浅滩；在详测区净沉积物搬运从南向北。     

渤海东部潮流动力地貌特征

渤海东部发育了典型的潮流动力地貌体系，它由老铁山水道冲刷槽、辽东浅滩沙脊和渤中浅滩沙席三者组成。前者为潮流侵蚀区，后两者为潮流沉积区。老铁山水道表层最大流速可达５ｋｎ，潮流强烈侵蚀海底；辽东浅滩表层最大流速１．３￣２．３ｋｎ，Ｍ２分潮椭率绝对值小于０．４，潮流往复强，形成潮流沙脊；渤中浅滩表层最大流速为１．２￣１．６ｋｎ，Ｍ２分分潮椭率绝对值大于０．４，潮流旋转性强，形成潮流沙席。６号沙脊南端详测     

辽东浅滩潮流运动特征与沉积物输运

渤海东部的辽东浅滩是由一系列大致平行的线性沙脊和沙脊间沟槽共同组成的现代潮流地貌。根据辽东浅滩海域表层沉积物、脊-槽海流与悬浮泥沙同步观测和水深地形测量等资料,研究了沙脊和沟槽表层沉积物分布、海流及悬浮泥沙分布特征,分析了沉积物输运趋势,探讨了沙脊-沟槽地貌分布对潮流的响应。结果表明:辽东浅滩沙脊脊部表层沉积物为砂,沟槽表层沉积物为砂质粉砂和粉砂质砂,具有脊部粗、沟槽细的分布特征。受脊槽地形的控制,沙脊区潮流流速由表层至底层逐渐减小,沙脊脊部表层流速小于沟槽表层流速,而近底层则相反,沙脊脊部底层流速大于沟槽底层流速,其变化的临界深度约0.7 H(H为水深值)。沙脊区沉积物运移方向为NNE向,在一个潮周期内,沙脊脊部表层沉积物约有8.5~10.5h可以被起动,而沟槽内沉积物只在高低潮流速较大的1h期间可以被起动。在长期的往复潮流作用下,沙脊脊部遭受侵蚀,沟槽淤积,沙脊逐渐退化,脊-槽高差减少,脊-槽地形趋于夷平,但沙脊退化的过程是缓慢的,目前的脊-槽地貌格局仍具有一定的稳定性。     

中国陆架潮流沉积体系和模式

在1991年中法合作渤海潮流沉积研究的基础上,查阅了国内外有关研究成果,分析了中国陆架的水深地形、沉积地貌与潮流动力的关系,认为潮流对中国陆架的海底地貌和沉积的形成发育起了主导作用。当潮流流速大于3节时,潮流的侵蚀作用是主要的,往复潮流多形成冲刷深槽,大大刷深了海峡或水道。当潮流流速1－3节时,潮流的沉积作用是主要的,多形成浅滩,即潮流沙脊和潮流沙席。以M2分潮椭率绝对值0．4为界,大于0．久者意味着潮流旋转性强,多形成潮流沙席;小于0．4者意味着潮流往复性强,多形成潮流沙脊。提出了我国邻近陆架发育了5个现代潮流沉积地貌体系：（1）黄海东部潮流沉积体系,它由西朝鲜湾潮流沙脊和其南部的沙席两者组成;（2）渤海东部潮流沉积体系,它由老铁山水道冲刷槽,辽东浅滩沙脊和渤中浅滩沙席三者组成;（3）长江口外潮流沉积体系,它由江苏滨外潮流沙脊和长江口浅滩潮流沙席组成;（4）台湾滨外潮流沉积体系,它由台湾海峡冲刷槽、台湾浅滩沙脊、澎湖水道冲刷槽和台中浅滩沙席四者组成;（5）琼州海峡潮流沉积体系,它由琼州海峡冲刷槽、东浅滩沙脊和西浅滩沙脊三者组成。此外,在东海陆架上还有冰后期海侵早期形成的残留潮流沉积体系。全新世陆架浅海潮流沉积模式可分海峡一浅     

基于FVCOM的南海北部海域潮汐潮流数值模拟

基于非结构三角形网格的FVCOM(finite-volume coastal ocean model )数值模型, 对南海北部海域的潮汐、潮流进行了精细化数值模拟研究, 并根据模拟结果详细分析了M2, S2, K1, O1 分潮的潮汐和潮流特征。研究结果表明: 神泉港到甲子港海域表现为正规全日潮性质, 珠江口附近海区潮汐以不正规半日潮为主, 其他海域主要表现为不规则全日潮; 陆架海域和深水海域主要表现为往复流, 陆架坡折区存在较强的旋转流, 陆架坡折区为不规则半日潮流和不规则全日潮流的分界线; 东沙群岛附近海域以不规则全日潮流为主, 旋转方向为顺时针; 整个海域的最大流速分布与等深线基本平行, 东沙群岛附近速度明显变大, 最大值出现在台湾浅滩附近, 最大值超过70 cm/s; 南海潮波系统以巴士海峡传入的大洋潮波为主, 分为三支潮流, 以不同的形式进出南海北部海域; 余流在台湾浅滩附近达到最大, 超过6 cm/s, 自南向北进入台湾海峡, 近岸余流自东向西沿岸流动。本研究在东沙群岛周边的模拟结果与前人基于实测资料的分析吻合较好, 并且由于采用了高精度的三角网格, 本文对东沙群岛周边海域的潮汐潮流结构和性质的刻画和分析是迄今为止较为精细的, 同时本研究还提高了对沿岸验潮站调和常数的模拟精度。     

舟山群岛册子水道现代潮流沙脊的初步研究

Geopulse甚高分辨率浅地震剖面记录和水深测量结果显示,在舟山群岛册子水道北部东侧发育有一条现代潮流脊,宽度约1~1.2km,研究部分长度超过2km(沙脊两端超出研究海域),脊顶水深50~60m,外翼高20~25m,水深65~85m,内翼高约10m,水深50~70m;脊内层理发育,以向海倾斜为主,表明潮流脊是由岸向海方向堆积发育的。根据地震剖面记录特征和沉积环境,推断潮流脊以细砂和粉砂为主组成,来源于册子水道轴部晚更新世陆相地层的侵蚀物质;由落潮流向东南搬运,再由涨潮流向西北搬运,在潮流脊上沉积而成。潮流脊的发育可能与外钓山岛和舟山本岛在研究海域向西突出有关,造成册子水道显著缩窄、流速加大、底质变粗。     

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。     

大连湾及附近海域潮流场数值模拟

用ＡＤＩ法模拟计算了大连湾及附近海域Ｍ２分潮潮流场，在处理平流项时采用迎风格式，在每一时间步长，产生一个只包含水位的三对角方程组，并用Ｔｈｏｍａｓ算法求解，可节省大量计算机内存和计算时间，将模拟结果与交配实测资料比较，二进者吻合较好，并根据计算结果分析了大连湾及附近海域的潮流特征，潮流的主要运动形式为往复流，开阔海域最大流速约５０ｃｍ／ｓ，各湾自湾口至湾顶流速呈递减趋势，湾顶附近流速均在５ｃｍ／ｓ     

黄海潮波系统下的GOCI反演及OSU模式海表流场数据适用性研究

黄海呈现独有的地形条件,且该海域的潮波运动独具特征。本文利用静止海洋水色成像仪（Geostationary Ocean Color Imager, GOCI）遥感反演和俄勒冈州立大学（Oregon State University,OSU）潮流模式分别获取了黄海海域的海表流场,基于该海域独特的潮波系统提出并识别潮波干涉区,进而对GOCI反演的流场做潮流提取,并对两种潮流数据作分区可用性评价,通过实测的漂流浮标数据验证评估。结果表明：利用GOCI反演和OSU潮流模式获取的海表流场具有一定程度的可靠性,GOCI反演的海表流场的流速平均相对大小误差值为0.77,OSU潮流模式获取的海表流场流速平均相对大小误差值为0.49;在靠近潮波干涉区的黄海中部海域,GOCI潮流数据与实测数据在方向上的一致性要优于OSU潮流数据,两者平均角度误差值分别为48.45°和63.10°;在远离潮波干涉区的黄海近岸海域,OSU潮流数据与实测数据在速度大小和方向上的一致性要优于GOCI潮流数据。     

中国基岩海湾潮流地貌模式及其沉积动力特征

对我国基岩海湾内的潮流沉积和地貌进行了系统研究。根据潮滩、潮流水道、潮流沙脊等地貌单元的组合特征，概括出3种潮流地貌模式：潮滩型、滩-槽型和滩槽-脊型。通过各模式海湾环境特征的对比分析，设定紊动射流系数Rbjet做为判别潮流水道形成发育程度的水动力参数，发现潮流水道较为发育的滩-槽型和滩-槽-脊型海湾往往开敞度较小，纵深较长，而平均潮差较大，Rbjet大于45。潮流沙脊是区分滩-槽型和滩-槽脊型潮流地貌模式的标志地貌，粗颗粒泥沙来源是其发育的必备条件：残留沉积、海岸侵蚀来沙丰富的海湾内潮流沙脊发育；河流来沙则可以改造形成小规模现代潮流脊；而靠近大河河口，细颗粒来源丰富的海湾则不利于潮流沙脊发育，湾内形成滩-槽型潮流沉积。     

潮流沙脊的水力学问题探讨

借用河流水力学顺直河道中有两个次生横向环流的假说来解释潮流沙脊的成因，水槽实验和实际观察也支持了这一观点。正是这一次生的纵轴横向环流（即螺旋流）将泥沙从沟槽带向脊顶，建造了大致与潮流方向平行的潮流沙脊。根据底质粒度成份和分布特点，可分为粗底质沙脊和细底质沙脊两类。前者组成物质偏粗，底质分布为脊细槽粗，后者组成物质偏细，底质分布为脊粗槽细。这是因为影响颗粒起动流速的主导因素不同，前者以重力为主，后者     

厦门海域二维潮流数值计算

厦门附近海域面积辽阔且水深较浅,潮差较大,潮流流速u、v水平变化远大于垂向变化,可用二维浅水波方程组描述其潮波运动.利用欧拉-拉格朗日差分方法得到数值解,模拟了厦门附近海域潮流场,并采用随时间变化的动边界技术,模拟了大面积浅滩淹没和干出的情况,还对同安湾、西海域及九龙江使用嵌套网格模拟以提高精度.计算结果显示N1站涨潮流向约为330°,落潮流向约为150°,N3站最大流速达0.77m/s.与实测结果对比验证表明计算结果是可信的.     

潮流沙脊的水力学问题探讨

借用河流水力学顺直河道中有两个次生横向环流的假说来解释潮流沙脊的成因，水槽实验和实际观察也支持了这一观点．正是这一次生的纵轴横向环流（即螺旋流）将泥沙从沟槽带向脊顶，建造了大致与潮流方向平行的潮流沙脊．根据底质粒度成份和分布特点．可分为粗底质沙脊和细底质沙脊两类．前者组成物质偏粗，底质分布为脊细槽粗，后者组成物质偏细，底质分布为脊粗槽细．这是因为影响颗粒起动流速的主导因素不同，前者以重力为主，后者以颗粒间粘结力为主．它们都反映沟槽中流速大于脊顶处流速．     

胶州湾海域潮流动力特征及其与含沙量的关系

根据2009年胶州湾海域的悬沙、流速、流向的实测资料,应用短期资料的潮流准调和分析方法,对连续海流资料进行了分析,并结合悬沙资料,对含沙量与潮流之间动力关系进行了探讨。研究结果表明:该海域潮流属于正规半日潮流性质,半日分潮流的东分量大于北分量,潮流以带有旋转性质的往复流为主,涨潮流流向偏西,落潮流流向偏东。胶州湾内含沙量分布特征与海底沉积物粒径特征基本一致。含沙量在涨落潮的交替和流速的更迭作用下出现明显的周期性变化,含沙量的峰值基本与海域半日潮流特点相对应,几乎每1个流速峰值对应1个含沙量的峰值,含沙量的峰值一般出现在流速峰值之后。胶州湾口处流速和单宽输沙量都为最大,涨潮单宽输沙量大于落潮单宽输沙量,输沙方向为偏西向。     

基于FVCOM的泉州湾海域三维潮汐与潮流数值模拟

基于FVCOM海洋数值模式,采用非结构的三角形网格和有限体积法,建立了泉州湾海域高分辨率(26 m)的三维潮汐、潮流数值模型。模拟结果同2个验潮站和3个连续测流站的观测资料符合良好,较好地反映了泉州湾内潮汐、潮流运动的变化状况和分布特征,给出了M₂、S₂、K₁、O₁ 4个主要分潮的同潮图、表层潮流椭圆分布,以及模拟区域内最大可能潮差、表层最大可能潮流流速和潮余流分布。分析表明,4个分潮的最大潮汐振幅和迟角差分别为219 cm和19°,85 cm和25°,26 cm和12°,26 cm和9°;石湖港以东海域的潮波为逆时针旋转的驻波,以西海域为前进波;最大可能潮差由湾口的8.0m向湾内增加至8.8 m。湾内潮流类型为规则半日潮流,落潮最大流速大于涨潮最大流速,北乌礁水道为强流区,表层最大可能潮流流速为2.4 m/s;湾口潮流运动以逆时针方向的旋转流形式为主,湾内的潮流运动以往复流形式为主,长轴走向主要沿着水道方向,与等深线和海岸线平行;四个分潮流表层最大流速分别为1.4 m/s,0.58 m/s,0.12 m/s,0.10 m/s。余流流速大小与潮流强弱有密切的联系,表、中、底层最大余流流速分别为26 cm/s,20 cm/s,16 cm/s,三者在水平方向基本呈北进南出的分布形态。     

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。     

浙江省南田岛附近潮流特征分析

潮流对海域的生产活动、生态保护等具有重要影响,掌握潮流特征具有重要意义。本文基于南田岛周边海域夏季大潮实测资料,开展该海域潮流特征分析,分析发现,研究海域垂向最大平均流速自东向西逐渐增强,造成这种现象的原因主要为水深地形因素的影响;总体上涨潮流历时长于落潮流历时;南田岛海域为正规半日潮海域,东侧测点具有旋转流特征,而南侧和西侧测点为往复流特征;测区垂线平均余流不大,多在0.10 m/s以内,整体上看,夏季余流方向多为偏涨潮流方向。     

芷锚湾附近海域潮流及余流分析

根据芷锚湾附近海域的实测海流资料，对测区潮流及余流作了初步分析。结果表明：该海区潮流属正规浅海半日潮流性质，并呈往复流运动形式，与潮流相比，余流流速较小，并且各站余流流向均为东向。     

兴化湾及周边海域潮流动力特征与数值模拟研究

基于2011年兴化湾及周边海域的流速、流向的观测资料,应用短期资料的潮流准调和分析方法,对海流周日连续观测数据进行分析,探讨海域潮流特征。最后,针对兴化湾岸线复杂、岛屿众多的特点,基于FVCOM数值模式,采用非结构三角形网格,建立兴化湾及周边海域潮流动力数值模型,经实测站潮汐、潮流数据对模拟结果验证,模型能够较好的刻画各测站潮汐、潮流过程特点,反映研究海域流场特征规律,可为该海域海洋环境保护和海洋开发利用提供科学论证依据。