长江口拦门沙深水入海航道整治工程的研究

随着国民经济的发展和上海浦东新开发区的发展，长江口深水入海航道的选择与治理，已越来越多地引起人们的关注，长江口深水入海航道的选择基本上可以分为避开拦门沙和不避开拦门沙两类。本文根据长江河口的发育模式、河口延伸、汊道演变的规律、汊道的形态与水力条件，提出长江口拦门沙深水入海航道整治规划，近期以北槽－８ｍ航槽为宜，远期可逐步开发至－１２．５ｍ     

河口拦门沙航道整治方案及效果研究

在分析射阳港拦门沙航道一期整治工程建设后航道回淤特征的基础上,通过潮流泥沙数学模型分析研究了二期不同整治方案建设后的水流、含沙量及淤积分布特征,论证了不同方案的整治效果。研究表明:现状条件下由于导堤为潜堤,受越堤水流、口门回流等影响,一期工程建设后航道沿程普遍淤积。在一期导堤的基础上将导堤加高后有利于减小口门段航道淤积;将导堤延长后,淤积最严重的部位年淤强度有所减小,但在新的口门附近航道淤积仍然较严重;将口门宽度缩窄后,口门附近的淤积强度有所减小,但幅度有限;在航道内增加丁坝后,口门段泥沙淤积强度有所减小,但对改善中段航道淤积有限。     

广利港口拦门沙航道开挖后淤积强度预测

广利港口拦门沙的发育使得对航道疏浚的要求日益迫切，而疏浚后海底地形的改变会导致水动力条件的变化而产生泥沙回淤。本文利用已得的数据资料以及数值模拟后的数据资料进行了回淤强度的预算，并据此对航道疏浚后每年的清淤量提出了合理的建议。     

广利河口拦门沙发育动态和河口航道的选择

根据现场调查和历史资料,获取了广利河口拦门沙水动力特征、海底地形和底质特征,对拦门沙的动态发育和波浪作用下拦门沙运动状态进行了分析,探讨了广利河口的航道选择方案。分析结果认为,广利河槽外航道宜从东偏南向入海。     

射阳港拦门沙航道整治工程建设前后水沙特征分析

为研究工程区海域水沙特征的时空分布、运动规律,采用不同时期的现场水文泥沙资料,对射阳港拦门沙航道工程建设前后的水流、含沙量、悬沙粒径和底质特征进行了对比分析。研究表明:射阳港一期航道工程建设后航道内潮波发生变形,涨潮流速大、历时短;落潮流速小、历时长,进入到航道内泥沙很难被带出航道,容易导致航道淤积。工程区海域整体含沙量较大,一期工程建设后导堤内涨潮含沙量明显增大,口门净输沙向口内,通过口门进入到航道的高含沙水体是航道淤积的重要沙源之一。导堤间边滩表层存在部分淤泥,且具有一定流动性,在水流及自身重力作用下,边滩淤泥可归入航道内。     

长江口深水航道治理一期工程实施对北槽拦门沙的影响

介绍了长江口拦门沙发育及其特点和北槽航道拦门沙形成机理，利用长江口深水航道治理一期工程实施后的地形资料分析治理工程对北槽航道拦门沙影响。结果表明：治理工程建成后，增加了主槽流速，减少了航道回淤，打通北槽航道拦门沙，增加了航道水深，治理工程效果明显。     

防城港拦门沙航道的泥沙来源及冲淤规律的研究

防城港位于广西壮族自治区的南部,北部弯的顶部,它是我国南方新建的万旽级重要港口。该港在开发过程中遇到的关键问题之一是外航道有拦门沙,水深只有3.2m,拦门沙开挖以后是否会出现泥沙淤积影响正常通航，对此必须作出科学预测。中国科学院海洋研究所受交通部委托,与交通部广州航道局和广西交通局勘察设计院等单位协作,于1974年至1978年进行了系统的调查研究,并先后提出了《踏勘报告》和《调査研究报告》。根据我们对地质地貌的历史演变、泥沙来源及泥沙运动规律的研究，推测拦门沙开挖后泥沙洄淤量不大,开发前景良好,为该港的建设提供了科学依据。经过将近三年的实践检验,结论基本上符合事实。本文即是在上述报告的基础上撰写的。     

珠江磨刀门水道咸潮上溯加剧的原因

对磨刀门水道不同年份地形资料和多年枯季潮位资料进行了对比分析,结果表明:大规模的河床采砂,引起磨刀门上游河段河床大幅下切,河道深泓平均加深0.59~2.25 m,河槽容积平均增加8.91×106~12.11×106m3,使该河段枯季潮差增大,进潮量增加,潮汐动力增强,导致咸水界向上游河段推移;口门围垦整治后,磨刀门口门区由众多岛屿环抱而成的内海区变成人工导堤控制的"一主一支"两条水道,水域面积减少了80%,河槽容积减少了40%,深槽趋于顺直加深,使口门区的"调淡"作用消失,这是咸潮上溯的重要原因;根据多年水文频率分析,发生严重咸潮灾害时,西、北江枯季流量并非都是枯水流量,因此枯季上游来水量变化并不是近年来咸潮灾害加剧的主要原因。     

珠江河口磨刀门水道枯季盐水入侵特性分析

为探讨磨刀门水道潮流和盐度的三维分布特性,本文建立了磨刀门水道的三维潮流和盐度数值模型,采用2009年枯季磨刀门水道实测潮流和盐度资料对模型参数进行率定和验证。结果显示,枯季由于上游径流量小,磨刀门水道总体涨、落潮流速都不大,表层总体涨潮平均流速都在0.5 m/s以内,总体落潮平均流速在0.8 m/s以内;底层总体涨落潮平均流速都在0.5 m/s以内;从盐度的平面分布来看,磨刀门水道近口门河段总体呈现涨潮时水道东侧盐度高于西侧,落潮时东侧盐度小于西侧的趋势。大潮和中潮期间,落潮时盐水向上游的入侵距离反而较涨潮时更远,主要原因是,落潮时的底层盐水向上游的补偿流动以及地形阻拦形成更为强烈的紊动扩散。潮汐动力弱(小潮)时,整个水道内水流流速很小,流态平缓,紊动较弱,总体仍呈现涨潮时入侵距离大于落潮,显示枯季磨刀门水道盐水入侵的主要影响因素取决于地形和潮动力。     

珠江口磨刀门水道盐度变化对水文气象要素的频率响应特征

以2010年11月-2011年3月磨刀门水道挂定角、联石湾、竹排沙、平岗和竹银5个测站的盐度、马口水文站流量、三灶站潮位和竹银站的主流向风速为基本数据,应用偏相干谱估计方法分析了各测站盐度变化对潮汐、流量和风的频率响应。经验诊断分析结果表明:1)马口站入海径流存在准1日、半日、1/4日和1/3日等显著的潮致振荡周期;2)各测站盐度变化与潮汐主要振荡周期并不一致,沿磨刀门水道向上游,潮汐对盐度变化的影响递减,竹银站盐度可作为潮汐直接作用下咸潮上溯的平均上限位置;3)消除潮汐和径流的影响后风对盐度变化的作用明显加强;4)各测站盐度变化对潮汐、流量与风的响应过程存在时间超前或滞后但无特定规律,说明磨刀门水道盐度变化过程十分复杂。     

珠江磨刀门河口底质沉积特征及其泥沙运移趋势

根据珠江磨刀门河口的表层沉积物粒度分析结果,运用Gao-Collins粒径趋势分析方法(GSTA模型),计算河口的沉积物净输运趋势,并分析河口底质沉积特征。结果表明:河口较粗的沉积物分布在交杯沙浅滩和拦门沙顶部,受波浪作用影响分选较好;磨刀门主槽、龙屎窟和口外海滨的沉积物则较细,以粉砂和粘土为主,分选稍差。沉积物在纵向和横向上都表现出细-粗-细的变化趋势。磨刀门主槽泥沙受强径流影响,具有向南的输运趋势;龙屎窟在涨潮流作用下,泥沙净向北输运;在西向沿岸流和东南向浪作用下,拦门沙东侧浅滩泥沙向西侧搬运,口外海滨的泥沙输运趋势则向北。     

磨刀门河口近期水文动力变化及人类活动对其影响研究

分析磨刀门河口近几十年来水文动力的变化并重点研究围垦和挖沙这二类人类活动对水文动力变化的影响。磨刀门河口近期水文动力的变化主要表现在:水位升高,主干分流比加大,断面平均流速增大;潮汐动力20世纪607、0年代至90年代初明显减弱,潮差减小,主要分潮振幅变小;20世纪90年代初至21世纪初,潮汐动力增强,潮差增大,主要分潮振幅变大,涨潮量增大。围垦加速了水位的抬升,改变了河口的径流和涨潮量分流比,使河口的断面平均流速增大,减弱了河口的潮汐动力。挖沙使河口潮汐动力增强,降低了水位上升的速度。     

Effects of the Anthropogenic Activities on the Morphological Evolution of the Modaomen Estuary, Pearl River Delta, China

Owing to the intensive human activities, the Modaomen Estuary has been significantly modified since 1950s, which has resulted in considerable changes of hydrodynamics and morphodynamics in the area. In this paper, the effects of the anthropogenic activities on the hydrodynamics and morphological evolution in the estuary at different stages are systematically assessed based on the detailed bathymetric data and field survey. The results show that the human activities have caused the channelization of the enclosed sea area in the Modamen Estuary; fast seaward movement of the mouth bar with high siltation; expansion of the channel volume due to channel deepening. The paper also highlights the main hydrodynamic changes in the estuary, including the rise of the water level; the distinguishing changes of tidal range before and after the 1990s (decrease and increase respectively); as well as the increase of the divided flow ratio. It is found that reclamation is the main factor promoting the transition of nature of the estuary from runoff dominant to runoff and wave dominant, and sand mining activities are mainly to strengthen the tidal dynamic and to low the water level. The results provide useful guidance for better planning of the future developments in the estuary and further research in the area.     

磨刀门河口近期演变及其排洪效应

通过分析珠江磨刀门分流河口水动力结构及拦门沙的走向变化,解析磨刀门河口近期演变,并从河口的结构和功能的角度,分析磨刀门河口的排洪功能和行为。结论认为:(1)磨刀门河口正由径流优势型向河流—波浪型转变,波浪成为改造和修饰口门地形的重要动力;(2)磨刀门河口的动力、地貌变化,使得河口对淡水的防御性增强而渗透性减弱,其排洪潜力有限;(3)强径流河口发育支汊是河口延伸中的基本规律,在今后磨刀门的治理开发过程(尤其是排洪)中应注意支汊的保护利用。     

珠江磨刀门河口潮汐动力变化对人类活动的响应

磨刀门河口是珠江流域西江的主干入海口, 20世纪80年代以来受到网河区无序采砂和磨刀门整治工程的双重影响, 潮汐动力必然发生相应的调整。本文基于多年的水文资料, 结合统计分析、调和分析和数值模拟的方法, 对近五十年以来磨刀门河口的潮汐动力变化过程及其对人类活动的响应进行研究。结果表明, 20世纪80年代以前, 磨刀门河口总体上呈现出高、低潮位缓慢上升、潮差逐渐减小的趋势, 潮汐动力变化呈现出径流优势型入海口门水道向海延展的自然演变趋势; 20世纪80年代以来, 网河区无序采砂使水位下降、诱使潮汐动力增强, 磨刀门整治工程使水位上升、潮汐动力减弱, 由于河口不同段受到人类活动以及外海潮汐多年变化和海平面上升的干扰程度不同, 其潮汐动力变化呈现出不同特征。近口段受网河区无序采砂影响较大, 水位下降, 潮汐动力增强; 河口段受两种人类活动的双重影响, 水位上升, 在整治工程期间(1983—1993)潮汐动力减弱, 在整治工程后(1993—2003)受网河区无序采砂的影响潮汐动力增强; 口外海滨段受外海潮汐多年变化和全球海平面上升以及整治工程的共同作用, 水位上升, 潮汐动力减弱     

珠江口磨刀门河口动力平衡特点及人类活动对其影响

应用ECOMSED模型输出、运动方程简化等方法,研究了珠江口磨刀门河口动力平衡的特点。研究表明:在磨刀门河口动力平衡中,纵向的主要平衡项为压力项和垂向涡动摩擦项,侧向的主要平衡项为侧向正压力项和科氏力项。正压力为磨刀门河口动力的主导因素,但在枯季动力平衡中,斜压力也是不可忽略的项。人类活动对磨刀门河口动力最主要的影响是改变了正压力项的大小,近几十年来,磨刀门河口正压力呈减小的趋势。     

河控型河口盐度层化对悬沙的捕集机制以洪季磨刀门河口为例

河控型河口盐度混合和层化是控制悬沙输移扩散的重要动力机制。以珠江磨刀门河口为研究对象,基于2017年洪季三船同步大、小潮水文泥沙观测数据,分析河控型河口水体盐度层化结构的时空变化对悬沙分布的影响机制。结果表明：受径潮动力耦合时空变化影响,河口盐度垂向分布表现出时空差异,即受径流主导的M1站(挂锭角),河口盐度在涨落潮周期内垂向混合均匀,受径潮控制的M2站(口门)在整个潮周期内盐度层化结构明显,口门外侧的M3站,潮动力作用较强,盐度垂向分布随涨落潮变化而变化;悬沙空间分布与盐度分布关系密切,盐度混合均匀利于悬沙垂向均匀分布,而盐度层化则使悬沙倾向于滞留在底层水体中,且在盐度层结界面之下出现高悬沙浓度,悬沙浓度垂向分布曲线呈L字型或抛线型,纵向上表现为高浓度悬沙团抑制在盐水楔前端,盐度层化对悬沙的捕集效应明显。通过对比水体标准化分层系数与水流垂向扩散强度系数发现,两者呈现负相关关系,即标准化分层系数愈大,垂向扩散强度愈小,表明水体层化抑制悬沙垂向扩散强度,而且水体层化程度越高,悬沙垂向扩散抑制程度越大,进而促进了河口水体盐度层化对悬沙捕集作用。本研究有助于揭示河口细颗粒泥沙运动机制及河口拦门沙演变机制,并为磨刀门河口拦门沙治理提供科学依据。