海岸线围垦对广西钦州湾地形演变的影响分析

广西钦州湾是中国南方重要河口型海湾,近期在高强度人类活动影响下,钦州湾水动力过程发生变化,对港口航运和岸线稳定性产生影响。文章基于1985年和2020年两期岸线和水下地形数据,采用水动力–沉积动力耦合的数值模型系统模拟了近35年工程建设和海岸围垦对钦州湾水动力和未来水下地形演变的影响。结果表明,围填海工程略微增加了龙门水道和外湾地区的潮汐场流速,有利于优化流路的空间分布格局;同时,围垦改变了潮汐不对称性分布,变化较大区域发生在茅尾海北部、龙门水道、外湾中部和三墩公路周边,对滩潮格局发育和局部冲淤态势产生影响;钦州湾中部龙门水道侵蚀略微增加,但变化范围更为集中,外湾地区变化幅度略微减少,变化趋势向东西两侧水道集中。总体而言,围垦工程导致钦州湾水下地形变化趋于稳定。钦州湾围垦工程对动力地貌稳定性产生重要影响,对维持港口航运和海岸带经济可持续性发展具有积极意义。     

台州湾浅海滩涂大规模围垦下水动力变化分析

基于开源软件TELEMAC-2D建立了台州湾近海潮汐潮流数值模型,对台州湾浅海滩涂大规模围垦前(1984年)和围垦后(2013年)的潮汐潮流进行了模拟计算。从主要分潮潮波分布、潮流场、高低潮位和椒江河口纳潮量4个方面探讨了台州湾浅海滩涂围垦对周边水动力特征的影响。结果表明:滩涂围垦工程对水动力特征的影响局限于围垦区附近水域。围垦后,海域M2分潮波振幅减小,且潮波向岸传播的速度减慢;围垦区附近海域涨落急流速大幅度降低,涨潮流向北偏转,落潮流向南偏转;海域大潮高潮位呈现一定程度的降低,大潮低潮位基本不变;椒江河口纳潮量有较大程度的减少。     

广西钦州湾围垦工程对茅尾海潮汐动力参数的影响

北部湾茅尾海是中国南方重要的经济开发区,兴建有滨海新城和多个港口码头,近年来围垦开发严重。本研究通过建立二维水动力数值模型系统,分析重要潮汐动力参数,对比研究1985年与2020年间钦州湾围垦和港口建设对当地水动力环境的影响。结果表明：经过围填海和港口工程之后,茅尾海的潮差变化较小,略微增加了0.05 m左右;全日分潮K1、O1及半日分潮M2、S2是影响钦州湾潮汐动力较大的驱动力,围垦后在茅尾海内海地区都略微增加了0.02~0.03 m,其中K1、O1是影响茅尾海的关键潮汐动力参数,敏感性测试分析表明三墩公路建设、钦州港海岸围垦和核电厂导堤建设对茅尾海潮差增加贡献率大致占60%、20%和10%;同时,围垦对束窄钦州湾航道具有一定的优化效应,围垦后钦州湾外湾三条水道峰值通量都明显增加,形成航道束水攻沙效果,对通航和维护主航道稳定性具有一定优势。因此,仅从潮汐动力参数变化角度分析,目前的围垦和港口工程迎合了当地河势特征,对潮汐动力场扰动较小,具有优化局部水动力场环境和提升通航安全性作用。     

温州围垦工程对河口水交换能力的影响

在建立温州近海及河口二维潮流数值计算模式的基础上,建立了该区域的水交换数学模型,并以2002年为基准水平年,利用该模型对温州市在建和拟建的围垦工程对瓯江、飞云江和鳌江河口水交换能力的影响进行了模拟,探讨了各个河口对应于不同阶段围垦工程的水交换半更换期的变化,指出随着时间的增加,河口内污染物总量受涨、落潮流的影响呈波动状态,涨潮时增大,落潮时减小,总体呈逐渐减少的趋势,其中,瓯江口现状情况下半更换期为12 d左右,近期工程和中期工程后,半更换期为13 d左右,远期工程后,半更换期接近14 d;而飞云江口和鳌江口不同时期围垦方案的半更换期变化不大,其中飞云江口的半更换期约为7～9 d,鳌江口的半更换期约为1.5 d.     

瓯江口外洞头岛北岙后涂围垦工程潮流数值模拟研究

通过建立基于不规则三角形差分法的洞头岛附近海区二维潮流数学模型,在对现场实测资料验证的基础上,对北岙后涂围垦工程前后的潮流场进行了数值模拟,就北岙后涂围垦工程对周边海区的影响及围塘根部的冲刷情况进行了分析研究。分析研究结果表明,围垦工程不会对客运和货运码头及航道通航条件产生明显影响,对洞头峡的涨落潮水流、三盘大桥桥墩及其通航孔基本没有影响;单纯潮流对围塘根部冲刷的可能性很小,因此,围垦工程是可行的。     

河口大型围垦工程中龙口水动力特点

河口大型围垦工程围区吞吐潮量大,河口滩势条件复杂,龙口位置选择和极值流速确定是工程设计中的关键环节。以两个典型河口大型围垦工程龙口为例,从水动力分析角度提出合理的龙口平面选址和龙口渡汛时因地制宜的结构布置。在青草沙水库工程中,龙口位置的确定充分利用围区原有深槽的过流能力,以保证库区内外及时水交换,并兼顾到围堤实施顺序与工程区整体河势环境相协调,避免口门进出水引起工程河段滩地的大冲大淤,也确保了堤基安全。龙口渡汛需要面临长时间大潮汛过流考验,龙口流速大小决定了龙口结构的保护方案和后期的合龙方案,常规使用的堰流计算方法能较为准确地计算龙口流量和断面平均流速过程,数值模型能对大型龙口流速空间分布情况进行很好的模拟,是常规计算方法的重要补充。计算结果表明口门横向上中心流速大于口门两侧流速,在纵向上底坡内外两侧顶角处水流受重力作用加强,垂向断面收缩,在涨、落急时刻分别形成大流速区,是龙口结构布置时重点抗冲保护区域,需要设置抗冲性较强、自重大且联接牢固的护面材料。此外,同一潮周期内涨急流速通常大于落急流速也是其重要水动力特点。     

钱塘江北岸尖山一期促淤围垦工程数模研究

本文应用二维水流数学模型计算了钱塘江北岸尖山一期促淤方案的流场,计算结果表明,涨潮期能否形成适当范围和适当强度的回流是促淤工程成败的关键。这一结论与物模浑水试验结果相同,该促淤工程实践证明这一结论也是正确的。     

海岸围垦工程对三门湾内潮汐振幅的影响与研究

近年来随着三门湾内围垦工程规模的不断扩大,三门湾的岸线及水深地形发生了显著变化,有必要重新评估三门湾内的潮汐振幅特征。本研究基于ADCIRC二维潮汐模型,开展了三门湾围垦工程实施前后潮汐振幅变化规律的研究。结果表明:三门湾内以半日潮为主,湾口和湾顶处振幅相差较大。单纯考虑围垦工程引起的岸线变化时,半日潮振幅受到的影响较为明显,振幅以减小为主,M2分潮减小幅度为0. 08～0. 10 m。采用经验公式预测了围垦工程造成的最终回淤量,围垦工程附近平均淤积为1. 5～2. 5 m,深水区附近淤积更加严重。当考虑了回淤导致的地形变化后,围垦工程区附近的潮汐振幅会有显著的减小,半日分潮减小幅度要远大于全日分潮,在围垦区域前沿,M2分潮振幅减小幅度较为明显,然后向外侧逐步减小。与单纯岸线变化相比,水深地形改变导致的潮汐振幅变化幅度要远大于前者。     

深圳河河口围垦对防洪和河床冲淤影响研究

为研究深圳河河口福田保税区围垦填土占用部分河道对深圳河治理工程的影响 ,建立了贴体坐标系下平面二维的深圳河河道 -河口 -海湾整体水域的水流泥沙数学模型 ,计算了不同频率洪峰流量和河口潮位过程组合下河口围垦所造成的深圳河沿程水位抬高程度和河床冲淤变化情况 ,提出了建议的挖除方案     

围垦工程引起多年海岸冲淤演变的经验计算方法

提出了一个改进的经验公式,用以计算围垦工程引起的淤泥质海岸多年冲淤演变。该经验公式假定在年时间尺度上,地形变化与潮流场变化具有密切联系。引入了一个冲刷折减系数,将传统公式的适用范围从淤积计算拓展到可以同时计算冲刷和淤积。建立了冲淤率年际变化与水深变化之间的关系式,可节省计算时间。将改进公式应用于江苏沿海小庙洪水道,较好地复演了边滩围垦工程影响下周边地形在3年时间内的演变,表明所改进的公式具有一定的可靠性。     

围填海对伶仃洋水流动力的短期影响模拟研究

利用已经过验证的高分辨率三维海洋动力模型FVCOM,根据1984—2014年内伶仃洋的围填海变化情况,结合情景模拟案例,研究分析围填海对伶仃洋水流动力的影响,探究截流式和顺流式围填海对伶仃洋不同季节的水平余流场、垂向环流结构以及潮汐变化过程的影响。研究结果表明,围填海对伶仃洋的余流流向没有明显影响,但对余流速有较大的影响。在水平方向上,截流式围填海使得周边海域的余流速明显增大,增幅在0.02～0.25 m/s不等,其中口门区域受到的影响最大;相较于底层流场,表层流场受围填海的影响相对更大,围填海以南的较远海域在表层出现一条强度逐渐减弱的流速减小带,减幅在0.02～0.15 m/s不等,且影响范围与流场的分布密切相关,在夏季向南延伸,在冬季向西南延伸。顺流式围填海的影响则主要分布在伶仃洋两侧沿岸,并且不同季节的影响特点有一定区别,在夏季使得内伶仃洋东岸海域流速增大,但在冬季使其流速减小,变化幅度均在0.02 m/s以上。在垂直方向上,围填海使口门区域余流的纵向流速梯度增加,并且改变了伶仃洋余流的垂向分布情况,总体表现为远离围填海的海域表、底层余流的流速减小,中上层余流的流速增大;与此同时,围填海大幅度改变了周边海域的横向流速,并且在伶仃水道、矾石水道等区域产生了新的横向环流。围填海使得河口至围填海的余水位明显上升,使得伶仃洋海域的余水位下降,余水位梯度的增大是围填海周边余流速增大的主要原因。另外,围填海影响了伶仃洋的潮汐变化过程。在大潮期间,围填海改变了伶仃洋海域涨落潮时的潮流流速,使得周边海域落急流速增加,较远海域落急流速减小,而涨急流速都减小;同时,围填海使得海域涨落潮时的潮位受到一定影响。围填海最终使得伶仃洋的潮汐相位提前了20～35 min。     

未来大规模海岸工程对渤海湾潮动力环境影响的模拟研究

利用FVCOM海洋数值模型,建立渤海湾,尤其针对天津近海的水动力和水交换模型,经潮汐和潮流实测资料验证,模拟结果可信。通过模拟,研究了海岸工程对渤海湾内潮动力环境和水交换能力的影响,模拟显示,未来海岸工程建设后,天津近海最大局部海域流速变化可达0.25 m/s,纳潮量减少3.2×10~8m~3。水体半交换周期延长10天,建议在未来的海岸工程建设时,事先考虑其对水动力环境和水体交换能力的影响,避免造成不可逆转的后果。     

围（填）海工程对厦门湾潮流动力累积影响的初步研究

利用2007年厦门湾岸线和地形,对数学模型的参数进行验证,在验证结果达到规范要求的基础上,对厦门湾5个典型历史时期岸线和地形下的潮流场进行模拟计算,并根据数值模拟结果分析不同期间围（填）海工程对厦门湾潮流动力的累积影响.到2009年,通过嵩鼓断面和厦鼓断面的潮量分别减少了54.9%和24.5%,而通过同安湾湾口断面的潮量减少了23.7%.围（填）海工程对厦门湾湾内流速大小的影响比较明显,厦门西海域和同安湾海域的主要航道及湾口流速变化尤为明显.嵩鼓水道流速减少了40%以上,厦鼓水道流速减少了20%以上.结果表明：由于诸多围（填）海工程建设,致使海域面积大量缩小,进而引起了厦门湾纳潮量显著减少,潮流动力条件明显降低.     

瓯江杨府山边滩围垦工程试验研究

瓯江杨府山河段边滩发育丰富，底沙运动频繁，悬沙含量高，对边滩围垦促淤极为有利。本文依据大量的水文、泥沙、地形等实测资料，在模型验证试验相似的基础上进行围垦工程试验，分别论证其工程的可行性、工程布置形式的促淤效果。对类似的边滩围涂工程具有借鉴作用。     

南汇东滩圈围工程对长江口河势影响的数值模拟分析

基于验证的MIKE21软件长江口二维潮流数值模型,计算和重点分析了南汇东滩促淤圈围工程对长江口南槽、北槽和横沙通道的影响。结果表明:南汇东滩促淤圈围工程束窄了南槽下段河道,较大幅度地减小了该段的潮流量;但南槽中段以下河段流速增加幅度较大,河槽将会刷深,河势将得到发展;江亚北槽将会得到发展,北槽中段泥沙淤积现象将会加剧;横沙通道涨落潮流量大幅减少,横沙通道涨落潮流量与南槽涨落潮流量存在非常高的相关性,这对横沙通道作为航道开发和利用会带来较为不利的影响。     

围填海工程对渤海湾风浪场的影响

为了深入了解围填海工程对波浪场特别是风浪场的影响,针对10 a 围填海工程对渤海湾地形岸线的改变,将 SWAN(Simulating Waves Nearshore)海浪数值模式应用到渤海湾,讨论了人类大工程对渤海湾风浪场的影响.采用欧洲气象中心每天4次的风场资料作为驱动,模拟渤海湾2000年和2010年的风浪场,着重分析岸线变化显著的3个港口工程(曹妃甸、天津港和黄骅港)附近海域的波浪要素变化.研究结果表明,工程建筑物存在后,有效波高呈减小趋势,港池和潮汐通道内的有效波高减小幅度较大.港口地理位置和海底地形也与岸线变化共同影响着港口附近海域的波浪场分布.围填海工程对波浪有效波高及周期影响的程度不大,有效波高减小值在0.2 m 以下,周期几乎不变.     

钦州保税港区填海造地工程对海洋环境的影响

利用潮流数值模拟、海图对比、输沙率计算等方法,从潮流场、冲淤环境及纳潮量三个方面,分析了钦州保税港区填海工程造成的影响.结论认为:填海工程建成后,工程区西侧和东侧流速增加0～0.2 m/s,由工程区边界向外增加幅度逐渐减小,南侧流速减小0～ 0.25 m/s左右;工程区西侧主导流向受深槽地形控制,变化幅度较小,而东侧和南侧由于新增岸线改变了原有流场方向,流向变化明显;填海工程没有改变东槽主导潮流方向和悬沙向外海输移路径,工程造成东槽流速增加,利于泥沙的起动搬运,使深槽部位推移质泥沙由淤积变为轻微侵蚀,对航道保持稳定有利;工程建设后钦州湾湾体纳潮量减少了3 934.38×104m3,占钦州湾海域总纳潮量的2％左右.     

湛江湾填海工程对水动力条件的影响预测

建立了湛江湾二维全流水动力学模型,模拟了湛江湾宝满码头填海工程前、后的水动力场。通过工程前后的流场比较,预测了围填工程对水动力场的影响,并优选了围填方案。     

象山港多年围填海工程对水动力影响的累积效应

由于土地资源开发和围塘养殖等需要,多年以来象山港实施了大量的围填海工程.单个的小面积围填海工程对海湾的影响并不大,但是在较长时间段内,多个围填海工程的累积效应却比较明显.本文在POM(Princeton Ocean Model)模型的基础上,利用动边界处理技术,针对1963,2003和2010年3个不同时期的岸线与地形...