1985年以来黄河三角洲东营港工程变化与海床冲淤演变响应关系

河口三角洲区域地质环境脆弱，对环境变化响应敏感，三角洲港口冲淤演变受工程结构影响较大。黄河三角洲的东营港区域以粉砂质海岸为主，区域内泥沙运移活跃，此类区域港口建设的关键问题在于工程结构导致的海床冲淤变化。通过东营港建港以来实测水深数据构建水下地形数字高程模型(DEM)，并结合水动力数值模拟，探讨了东营港冲淤演变过程和工程影响。结果表明，由于波浪和潮流导致的海底地形变化，东营港近岸海域的冲淤演变形势已从单一侵蚀转变到近岸侵蚀、离岸淤积的新情势；工程结构影响局地潮流流速和流向，口门处出现高速横流，最大流速可达0.7 m/s；高流速导致北防波堤的堤头位置出现直径约1 km的冲刷坑；工程结构的遮蔽区有促淤效应，遮蔽区大小与潮流流向、工程结构-岸线夹角有关，但在波浪、余流的作用下，2007-2015年工程结构遮蔽区依旧存在0.5 m以上的侵蚀。持续的侵蚀作用使海域防波堤和海堤的不稳定性加剧，迫切需要加强检测与防护。     

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。     

粤东甲子附近海域潮流特征研究

针对2012-04—07甲子以东海域3个站的潮位和海流连续观测资料,采用潮汐和潮流调和分析、海流旋转功率谱等方法,研究了它们的潮汐和各层潮流的分布特征,探讨了这些特征形成的原因。结果表明:1)甲子港及其以东40km海域典型日潮的形成是由于M2分潮的无潮点的存在和潮能在甲子外海的辐散两种原因引起的;2)日潮海域的潮流则是正规半日潮流的性质;3)研究海域的潮波较为复杂,驻波性质不明显,前进波性质较为突出;4)通过类比黄河口M2分潮的无潮点,认为该海区存在一个退化到岸上的M2无潮点是可能的。     

北仑河口潮流和余流特征分析

北仑河口水动力状况复杂,受入海径流、潮汐、波浪、沿岸流、风应力等多种因子的共同影响.对北仑河口S1、S2站长序列的海流剖面资料进行数学统计、潮流调和分析和数字滤波,探讨其潮流特征和余流形成机制.分析结果表明:北仑河口潮流性质主要为不规则全日潮流;观测期间S1站实测涨、落潮最大流速分别为39、83 cm/s,S2站分别为52、44 cm/s.研究海域余流流速从表层往底层逐渐减小,其中S1站余流流速主要介于5～10 cm/s之间,流向集中在S-SW向,S2站主要介于0～5 cm/s之间,表、中层以NNE-ENE向为主,底层以偏W向为主.风应力是调查区表层与近表层余流形成的主导因素;西向沿岸流对调查区的余流也有较明显的作用;径流对调查区的S1站有一定的影响,但对S2站影响很小;潮致余流对调查区的余流贡献较小.     

基于FVCOM的钦州湾三维潮流数值模拟

基于采用不规则三角网格和有限体积方法的FVCOM模式,建立钦州湾三维潮流数值模型来重现钦州湾的潮位和潮流变化状况.根据模拟结果计算得到了较以往更为精细的钦州湾K1、O1、M2、S2分潮的同潮图,潮汐最大振幅分别为112、96、50和15cm;最大可能流速的分布基本与等深线一致,龙门港附近最大可能潮流流速可达200cm·s-1;钦州湾的外湾口海域开阔,一般为旋转流,近岸海区及水道、河口等多为往复流,K1和M2分潮流椭圆长轴的分布与地形密切相关,旋转方向均为顺时针,流速极值出现在龙门港区.由潮余流场的分布特点可以看出,钦州湾西槽和中槽的西侧区域是其主要的出水通道,东槽和中槽的东侧区域则是主要的进水通道.     

基于FVCOM的厦门湾及其周边海域三维潮流数值模拟

基于非结构三角形网格、干-湿判别技术和有限体积法的FVCOM（finite volume coastal oceanmodel）海洋数值模式,建立了厦门湾及其周边海域高分辨率（30 m）的三维潮汐、潮流数值模型.模拟结果同该海域2个验潮站和4个连续海流站的观测资料符合良好,较好地反映了厦门湾及其周边海域潮汐、潮流运动的变化状况和分布特征,并给出了M2、S2、K1、O1共4个主要分潮的同潮图、表层潮流椭圆、最大可能潮流流速及表、底层潮余流分布.厦门湾及其周边海域属正规半日潮类型,4个分潮的最大潮汐振幅分别为200、65、36、29 cm,厦门湾内外迟角差分别为20°、25°、18°、10°;镇海角至围头角连线东南侧湾口区为逆时针旋转的驻波,西北侧湾内为前进潮波.湾内潮流属正规半日潮流,湾口区潮流以逆时针方向的旋转流运动为主,湾内各水道为往复潮流,椭圆长轴与水道走向一致,4个分潮流表层最大流速分别为201、51、34、25 cm/s;九龙江口区3条港道内的流速以南港最大;表层余流大于底层余流,二者水平分布形态基本一致,都为北进南出.     

临海疏港公路对台州湾水动力影响的模拟研究

为论证疏港公路对台州湾水域的影响,收集并分析了台州湾及附近海域水文、水下地形等资料,针对台州湾潮流运动特性,建立了大范围平面二维潮流数学模型。利用实测资料从潮位过程、流速流向等方面对数学模型进行了验证计算,模拟台州湾的潮流运动特征。若采用全实堤结构形式,疏港公路建成后,沿公路两侧局部范围的潮动力主要表现为减小,其中南侧减小显著。头门岛南侧原规划港区范围的潮动力减幅均超过5%,其中规划内港池处在潮动力减小20%以上的区域内,潮动力减小10%的等值线在南山岛附近水域。白沙东南侧水域的潮动力仍有微幅增加。位于疏港公路北侧的北洋涂以东附近水域,潮动力明显减小,减幅为5%的等值线在北洋涂围堤4 km以东。头门岛与东矶岛、田岙岛、石坦岛之间的潮汐通道内潮动力有不同程度的增强,增强幅度在2%以上;大竹山北侧水域潮动力增强幅度大于5%的水域面积近22 km2。采用疏港公路开口方案,疏港公路建成后,沿疏港公路的潮动力变化稍大,其它海域潮动力变化强度小。北洋涂东侧海域的潮动力明显减弱,减弱幅度大于5%的区域限于离围垦堤东2 km范围内;以大竹山东北角点为中心,方位角约350°方向,有一带状潮动力减小区,其中减小2%的带宽约1.5 km,减小5%的带状位置离大竹山最远约2.2 km,该流速减小区位于开口区涨潮流的东侧,有淤积趋势;从大竹山到头门岛段疏港公路的北侧,潮动力减小区总体呈"半哑铃"状,其中减小5%的等值线离公路或岛岸窄处仅300 m、宽处也只有700 m左右,该潮动力减小区均为浅水区;头门岛东侧水域和东北侧潮汐通道内的潮动力微幅增加;小竹山附近的潮动力也稍有增加。总体而言,方案没有引起头门岛北侧水域不利于开发建港的潮动力变化。通过对不同疏港公路方案和规划港区方案实施引起的工程海域流场变化和潮动力的分析论证得出,疏港公路全实堤形式会引起规划港区水域的潮流速较大幅度地减弱,在此基础上港区按规划方案建成后,港池和航道均有较严重淤积。疏港公路麂晴山至大竹山段开口2 km、大竹山至头门岛实堤方案有利于保护性开发头门岛港口资源。研究表明,从潮流泥沙角度而言,头门岛北侧水域也具备建港条件。     

渤海海峡水动力分布特征研究

本文采用三维数值模拟的方法,研究了渤海海峡潮位、潮流特征以及各水道的潮通量。结果表明:渤海海峡潮时整体由南向北延迟,南部与北部相差约40 min;渤海海峡潮波兼具前进波和驻波性质,一个潮周期内两次高低潮流速相差较大,最大流速位于老铁山水道,大部分落潮时潮流由北黄海流向渤海,涨潮时相反;落急时表层流速明显大于底层,涨急时表底层流速变化不明显;渤海海峡大潮期落潮潮通量大于涨潮潮通量,总潮通量约1 224.939 6×10~8 m~3,老铁山水道的潮通量占整个海峡潮通量的68.13%。     

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。     

南麂岛附近海域潮汐和潮流的特征

以2008年冬季在浙江近海南麂岛附近投放的4个底锚系观测的水位和流速资料为依据,分析了潮汐和潮流特征。水位谱分析结果显示半日分潮最显著,全日分潮其次;近岸的浅水分潮比离岸大。水位调和分析结果表明:潮汐类型均为正规半日潮,近岸处的平均潮差大于3m,最大可能潮差大于6m,潮汐呈现出显著的低潮日不等和回归潮特征。流速谱分析结果显示半日分潮流最强,全日分潮流其次,且比半日分潮流小得多;近岸浅水分潮流比远离岸显著。流速调和分析结果表明:潮流类型均为正规半日潮流,靠近岸的两个站浅水分潮流较显著;最显著的半日分潮流是M2分潮流,其最大流速介于0.32～0.48m/s之间,全日分潮流均很弱,最大流速小于0.06m/s。M2分潮流均为逆时针旋转,椭圆率越靠近海底越大;最大分潮流流速分布为中上层最大、表层略小、底层最小;最大分潮流流速方向的垂向变化很小,底层比表层略为偏左;最大分潮流流速到达时间随深度的加深而提前,底层比中上层约提前30min。潮流椭圆的垂向分布显示这里的半日分潮流以正压潮流为主;日分潮流则表现出很强的斜压性。     

南海北部陆架海域内潮特征的观测研究

利用2014年南海东沙岛西北部海域70余天的流速剖面高频观测资料,研究分析了该海区正压潮、内潮的时空分布特征。结果表明,观测海区正压潮流以O_1,K_1,M_2,S_2为主;斜压潮流中,除四大分潮之外,MU_2与2Q_1分潮能量也较强;内潮的主轴方向基本沿东南-西北方向,近似与局地等深线垂直。全日内潮的锁相部分占全日内潮能量的17.5%,而半日内潮的锁相部分占半日内潮能量的30%;进一步研究发现半日内潮主要由第一模态主导,而全日内潮第二模态占比50%,约为其第一模态能量的两倍;内潮模态能量占比显示出显著的大小潮调制的半月周期。对比不同垂向模态计算方法发现,当流速观测深度有限时,利用全水深温盐资料计算观测范围内流速垂向模态是更为准确的方式。     

港口工程建设对莱州湾水动力环境影响的数值研究

应用ＭＩＫＥ２１建立莱州湾平面二维潮流模型,对港口工程建设前后莱州湾内潮流场进行数值模拟,研究不同工程岸线下莱州湾水动力特征。通过莱州湾的连续实测海流数据与模拟结果进行比较,可以看出两者趋势基本符合,说明该模型能较精确地反映该海域工程前后的潮流场分布情况。计算结果表明：潍坊港双堤建设后,堤身两侧潮流流速有所减小,堤头附近潮流流速明显增大,广利港规划方案实施后,位于新形成“湾”内的潮流流速均存在不同程度的减弱,而“湾”口潮流流速均增大;港口工程建设对潮流场的影响主要集中在工程邻近海域,由于潍坊港和广利港的布局占据了莱州浅滩至老黄河口南侧海域的近１／４,因此港口工程的实施对潮流场的影响还是明显存在的。     

广西近岸海域潮流数值模拟

采用有限元三角形网格的分步杂交方法,建立了广西近岸海域的二维潮流数值模型,计算值与实测资料符合较好。采用主要分潮组合输入,模拟了研究海域的平均潮潮流场。模拟结果表明:涨急时,潮流向为东北方向,最大涨潮流速为74cm/s左右;落急时,潮流向为西南方向,最大落潮流速约100cm/s,落潮流速大于涨潮流速。近岸区域潮流为往复流,离岸边越远潮流越接近旋转流。     

新仙女木期古黄海潮流场的数值模拟

新仙女木事件发生时(12.9～11.6 cal.kaBP),中国东部陆架海平面在-66 m等深线附近振荡徘徊,海水进入到现代北黄海南部,黄海形成了一个狭长的通道型海湾。运用环境流体动力学模型(EFDC)对这特殊的狭长通道型海湾潮流场进行数值模拟,计算中采用水平方向上的曲线正交坐标与垂直方向上的Sigma坐标相结合以及三维数学模型二维化的方法。模拟结果显示当时的潮流场非常的强,水深较浅的区域多为旋转流,水深较深的中间槽部区域多呈往复流,不断冲刷底部,带走悬浮泥砂。进入黄海后,潮波从前进波转变成旋转波,并在西岸出现两个发育不完全的无潮点。潮余流在古黄海西部及中部海域一致向东南和南向流动,并且流速较大,但在口门处流速减小,海湾中部冲刷起的底部沉积物可能被余流带出并沉积下来形成济州岛西南泥质区。而在东部海域,余流具有向北流的趋势,从而在古海湾的中央区域形成一个较为明显的逆时针向环流,很有可能是韩国西南现代泥质区接收泥质沉积的开始。南黄海东侧发育的潮流沙脊群的延伸方向及潮流砂的粒度组成和古黄海的潮流场有很好的对应关系,新仙女木时期波动较小的海平面和稳定的潮流场是潮流沙脊群形成的有利因素。可以说新仙女木期的海流、潮流和潮...     

沙埕港湾口断面潮流及余流特征分析

基于对沙埕港湾口断面的连续走航观测资料, 成功构建了沿走航断面的10 个站点的连续海流序列, 并分析了潮流、余流、潮通量等水文要素。分析结果表明, 沙埕港湾口水道潮流类型为正规半日潮流, 涨潮最先出现在中下层而落潮最先出现在上层, 涨(落)潮转流相差约为30min。水道内潮流为往复流, M₂ 和S₂ 分潮流流速较大, 倾角基本沿水道主轴方向。沙埕港湾口断面余流呈2 层结构, 10m 以浅基本为东南向余流流出湾口, 核心位于湾口断面南侧。10m 以深多为西北向流入湾内,入流核心位于湾口断面中部的底层区域。对潮通量的计算表明, 通过湾口进入沙埕港的潮通量约为1.63×10⁸m³。     

岸线变化对连云港港口海域水交换的影响研究

运用ECOMSED三维数值模型研究了岸线变化对连云港港口海域水交换的影响,得出了港域典型位置水质点的Lagrange轨迹和水体的半交换期。结果表明,岸线变化后,港域流速变小,受南、北防波堤的束水作用,口门附近流速增大,丁坝内侧流速减缓,北防波堤内侧和旗台港区延伸段东南角的局部水域在涨潮过程中形成旋流区。质点追踪结果显示,港域水质点具有向湾顶方向运移的趋势,运移距离总体变小,一个潮周期内港域中部附近水质点已很难运移到口门以外海域。岸线变化前后水交换半周期分别为31.8个潮周期和39.3个潮周期。     

东营港海域冲淤特征

东营港附近海岸是典型的粉砂质海岸,其周边海域泥沙运动活跃,岸滩冲淤变化显著。近年来,海岸工程建设对其沉积动力环境造成显著影响。基于东营港海域2007年和2015年实测水深数据,利用水深地形对比、数值模拟和流速对比的方法,探讨了东营港海域冲淤特征及其影响因素。结果表明:研究区整体呈近岸侵蚀、离岸淤积的状态,自飞雁滩向东营港。其冲淤平衡点水深由9m变化至6m;飞雁滩附近海域泥沙易于起动,海底侵蚀增强,侵蚀产生的泥沙有随SE向流运移的趋势;研究区最大波浪破碎水深为6m左右,东营港附近海域冲淤平衡点水深与该水深相对应;海岸工程建设造成局部海域冲淤趋势改变,东营港防波堤堤头周围海域侵蚀强烈,堤坝两侧显著淤积。     

海平面上升对海岸潮差响应的理论解析

应用海湾和半封闭矩形海域改进的Taylor问题的解研究海平面上升对M2分潮旋转潮波系统及沿岸潮差的变化.将南黄海概化为一等深矩形海域,初步研究在海平面上升3 m和5 m条件下该海域旋转潮波系统的演化趋势,继而分析沿岸潮差变化特征.初步分析研究表明:随着海平面上升,该海域M2分潮的无潮点有向东南方向偏移的趋势,受此影响,沿岸潮差呈现不同的变化特征,靠近无潮点的左侧及湾顶海岸变化明显,而远离无潮点的右侧及湾顶海岸则变化不大.     

福建近海海平面变化研究

利用福建沿海几个主要验潮站数据与法国空间局(CNES)AVISO多卫星融合资料分析了福建近海及其周边海域海平面的时、空变化特征及主要模态,并简要分析福建近海海平面变化趋势.得到如下结论:近54a(1960~2013年)福建沿海相对海平面上升约2 mm/a,福建沿海海平面变化存在显著的季节变化和2~3a及6~8a的年际变化特征,这与ENSO和长周期天文分潮的变化周期较为吻合;对比同期卫星高度计资料和潮位站资料(1993~2012年)发现,卫星高度计与潮位站分析结果基本一致;卫星高度计和潮位站分析结果表明,福建沿海区域海平面近20a平均线性变化趋势约为4 mm/a.     

沙埕港湾口断面潮流及余流特征分析

基于对沙埕港湾口断面的连续走航观测资料,成功构建了沿走航断面的10个站点的连续海流序列,并分析了潮流、余流、潮通量等水文要素。分析结果表明,沙埕港湾口水道潮流类型为正规半日潮流,涨潮最先出现在中下层而落潮最先出现在上层,涨(落)潮转流相差约为30min。水道内潮流为往复流,M2和S2分潮流流速较大,倾角基本沿水道主轴方向。沙埕港湾口断面余流呈2层结构,10m以浅基本为东南向余流流出湾口,核心位于湾口断面南侧。10m以深多为西北向流入湾内,入流核心位于湾口断面中部的底层区域。对潮通量的计算表明,通过湾口进入沙埕港的潮通量约为1.63×108m3。