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。     

围填海累积效应对钦州湾水动力环境的影响

根据海图资料和卫星影像,确定了钦州湾2004年与2019年两个历史时期的岸线与水深.基于无结构网格有限体积海洋模型建立高精度的水动力模型,分析了近15年来围填海工程的累积效应对钦州湾水动力环境的影响.结果 表明:地形与岸线的改变使得钦州湾外湾潮汐振幅减小、茅尾海内潮汐振幅增加;潮流场改变明显,外湾中部流速普遍增加,围填...     

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。     

柘林湾多口门潮汐汊道动力地貌的演变

潮汐汊道是连接内湾和外海、维持港口通航和水体交换的枢纽,其演变特征是整个澙湖、海湾地貌体系研究的基础。选取典型多汊型潮汐汊道系统——柘林湾为研究对象,以实测资料和历年海图、地形图为基础,结合SELFE(semi-implicit Eulerian-Lagrangian finite-element)模型,研究多汊型潮汐汊道水动力结构、泥沙运动及自然和人类活动影响下的演变特征。结果显示,20世纪70年代澄饶大联围之前,共享柘林湾125km2纳潮水域的5个汊道同时维持稳定;围垦工程后,西侧2个汇潮口门封闭,纳潮面积减少50%,导致湾内动力减弱,韩江来沙中断,湾外浅滩冲刷,泥沙向湾内输送,30多年来三百门水道显著淤积,小金门稳定,大金门冲淤调整,小门水道淤积不稳。围垦工程后小金门水道的纳潮面积变化甚少,水动力及输沙仍为落潮占优,汊道环流发育,汊道断面冲淤微调,维持稳定;大金门汊道所控制的纳潮面积减小1/3,口门涨、落潮流速不对称性减弱,汊道冲淤调整;小门水道纳潮面积剧减一半以上,汊道延长弯曲,大金门与小门水道的环流结构加剧了该汊道的淤积和不稳定。     

人类活动影响下的钦州湾近期滩槽冲淤演变特征

根据1980年代以来水下地形数据和遥感影像资料, 综合运用遥感与地理信息系统(geographic information system, GIS)、数值模拟等技术手段, 分析了钦州湾近期高强度人类活动影响下的滩槽平面变化和冲淤演变特征, 从动力地貌角度对演变原因进行了探讨。研究表明, 内湾茅尾海近期整体淤积, 2m等深线以浅的高滩淤积强度显著大于其他水域, 局部槽道由于人工采砂和潮流动力增强而出现冲刷。外湾整体以淤积为主, 但强度小于内湾, 滩和槽的冲淤特征差异显著, 西航道、中水道和边滩淤积, 中滩和东航道冲刷。高强度人类活动前后钦州湾涨、落潮量分别减少约4.59%和4.04%, 潮流动力减弱, 导致茅尾海不断淤积; 外湾中部岸线向海大幅推进, 使得中滩涨落潮流流势集中, 潮流速普遍增加0.1~0.2m·s ^-1, 是中滩大范围冲刷的主要原因; 东航道浚深后, 中槽涨落潮流向东航道产生归槽, 导致潮流动力减弱, 中槽萎缩。水平Kelvin数变化表明, 人类活动对外湾东航道和中水道的影响最大, 东航道稳定性增强, 中水道持续萎缩; 西航道受到影响较小, 稳定性基本保持不变。     

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.     

钦州湾外湾水下地形地貌特征及沉积物来源

人类对海岸带的开发利用活动改造了岸线形态,严重改变海洋区域性流场、水下地形形态及沉积物分布。利用单波束测深、沉积物采样分析等手段,查明研究区海底地形地貌和沉积物分布特征,探讨其沉积物来源。结果显示:①钦州湾水下地形复杂多变,水深为0～20 m,分为中部钦州湾外湾水下地形区、东部三娘湾水下地形区、西部防城港东侧水下地形区及南部湾外水下地形区等4个区域;②地貌分为潮控三角洲、潮流沙脊群、潮流冲刷槽和水下岸坡4个主要海底地貌单元以及潮滩、海蚀平台等潮间带地貌单元;③钦州湾砂质沉积分布广泛,占70%,自茅尾海口门向外海沉积物粒径逐渐变粗,由砂质泥变为泥质砂,再过渡为细砂和中粗砂。沉积物碎屑矿物主要由石英、长石、岩屑、钛铁矿、白钛石和电气石组成,粘土矿物以高岭石为主,其次为伊利石、蒙脱石,沉积物来源为近源河流的陆源输入为主。随着围填海和堤坝建设,钦州湾外湾海岸形态变化巨大,伴随着落潮流速大于涨潮流速的峡道效应,水下地形呈现出槽脊规模和高差加剧,近岸淤积加重的特点。     

长江口南汇咀岸滩围垦工程潮流数值模拟研究

南汇咀岸滩地处长江河口最大浑浊带,是长江河口淤涨速度最快的岸滩,是上海市规划围垦的重点区域。目前上海在南汇咀岸滩上已实施了围垦工程,围垦工程改变了长江口南汇岸线,也改变了南汇咀的水动力条件。为了解围垦工程实施后的水动力条件的变化,本文利用Delft3D-flow建立了长江口-杭州湾垂向平均的二维水动力模型,在对现场实测资料验证良好的基础上,对南汇咀海域围垦工程前后的潮流场进行了数值模拟,就围垦工程对周边海域的影响进行了分析研究。同时,对比南汇咀围垦前后的海图,采用GIS方法分析地形变化,利用地形变化来进一步验证海域的水动力变化。结果表明:工程后,杭州湾北岸流速增强,地形冲刷加剧;南汇东滩流速减弱,地形淤涨。     

基于遥感影像和中轴线法的小庙洪水道演变分析

随着"海上苏东"的建设,滩涂围垦与港口建设迅速展开,吕四港是辐射沙脊群港口群之一,具有较大发展潜力,了解其所在的小庙洪潮汐水道的变化情况对吕四港建设有重要意义。用遥感中轴线方法对小庙洪水道进行演变分析,通过7景不同时期的遥感影像获取小庙洪中轴线,获得该水道1979～2009年间的演变情况。研究结果表明:1)通过对中轴线与同年地形数据叠加分析,发现中轴线的走势与潮汐水道深槽走势相似,可以用来代表潮汐水道的走势情况,用遥感中轴线法对不同时期的潮汐水道进行分析,可较快、较准确地揭示潮汐水道的动态演变;2)中轴线与潮汐水道深泓线有一定的偏移,造成偏移的原因是潮汐水道两岸坡度不一,坡度相差越大,偏移范围就越大;3)小庙洪水道的起始端处于淤长状态,分支逐渐减少,南部水动力较强,出现新的分支,整个小庙洪水道比较稳定。     

钦州湾潮汐和潮流的变化特征

本文根据数值计算结果,分析了钦州湾潮汐和潮流的变化特征。结果表明该湾的潮波运动属于驻波式振动;西部沿岸的流速比东部弱,在龙门港口门附近可达70厘米/秒;其落潮流速比涨潮流速大。     

湄洲湾北部海底地貌特征研究与分析

为对湄洲湾北部海底地形地貌特征及其影响因素进行系统的研究,作者利用多波束系统对湄洲湾北部海底地形进行探测,结合研究区内沉积物及潮流特征,对该区域海底地貌特征及其成因进行分析。研究区呈现中部低、南北高的地形格局,其中中部深水区又为近岸深、中间浅的特征,中轴为潮汐水道,水道两侧发育浅滩的海底地貌特征。研究区沉积物组分以砂和粉砂为主,由于研究区大部分表层沉积物中细粒沉积物占主要组分,沉积物具有较强的黏性,而实测资料显示潮流流速较小,因此研究区在常态水动力条件下,海底沉积物很难被冲刷,海底地形变化受潮流影响较小。通过将2012年与2013年研究区的调查结果进行对比发现,研究区海底地形整体变化不大,个别区域地形起伏变化较大,据推测可能是由于人为的挖沙、港口疏浚等因素造成的。因此,短期内影响研究区海底地形变化的主要因素为人为因素。     

近60年广西钦州湾岸线变迁与开发利用空间格局评价

海岸线时空变迁研究是有效保护岸线资源、科学治理与管理海岸带的前提与基础。为研究近60年来钦州湾岸线变化和海岸开发利用情况,本文研究了1960年、1980年、1989年、2001年、2008年和2020年6个时相钦州湾岸线时空变化特征,对其空间开发格局进行评价。研究结果表明：近60年间钦州湾大陆岸线长度变化剧烈,以1989年为时间节点呈现先减后增的态势,总长度共增加了14.55 km;自然岸线不断减少,所占比例由72.41%下降到9.67%,岸线多样性指数总体下降,并朝着单一化的方向发展;1960—2020年岸线分形维数为1.135 5～1.157 6,呈现先降后升趋势,钦州湾岸线形状较广西整体岸线复杂;近60年钦州湾岸线的开发利用强度持续增强,受以填海造地为主的人类开发活动影响,钦州湾海岸带总体呈现出陆进海退的特点;人口增长、人为活动和政策导向是近60年来钦州湾岸线变化的主要因素。     

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.     

辐射沙脊主要水道的演变特征及其水动力机制研究

近四十年来的水下地形资料对比显示：南黄海辐射沙洲区水道普遍存在逐渐向南偏移的趋势（西洋主槽冲深、南延,南翼烂沙洋水道、小庙洪水道向南逼进）。有关辐射沙洲整体南移的原因及机理虽有诸多猜想,但至今没有统一可靠的认识,这种趋势性过程的驱动力成为辐射沙洲区海岸冲淤动态研究及港口建设过程中亟待解决的问题。在恢复黄河北归以来苏北黄河三角洲海岸不同发育阶段的岸线位置和水下地形的基础之上,通过所建立的潮波数学模型,研究了在苏北黄河三角洲不同演变阶段南黄海潮波系统的特征及水动力变化。研究表明,随着岸线后退和水下三角洲的夷平,辐射沙洲地区潮差不断增大;水动力不断加强,而且加强的区域逐渐向南偏移,这种大范围区域性水动力主轴的向南偏移就有可能是导致辐射沙洲整体南移的主导因素之一。     

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。     

乐清湾内外潮波变形及不对称性分析

海湾内外的潮波变形及其不对称性影响海湾内外动力输送和水体交换。利用乐清湾内外共9个测站连续潮位进行调和分析,得到该海湾内外各分潮变化规律,利用潮不对称性偏度计算方法确定湾内外潮汐不对称性时空变化特征,比较了主要分潮组合对潮汐不对称性的贡献度,通过数值研究探讨了湾内偏度比湾外偏度值更小的主要成因,分析了湾内外围垦工程对潮不对称偏度的影响。研究发现:乐清湾内潮汐不对称偏度值为负,表现为落潮占优,同期湾外洞头站偏度值为正,与邻近瓯江、飞云江河口的潮不对称偏度变大、表现涨潮占优的变化规律相反;湾外沿岸各站偏度由东北向西南逐渐增大,由落潮占优向涨潮占优变化;潮汐不对称性偏度呈周期性变化,分析确定M2-M4、M2-S2-MS4分潮组合对潮不对称贡献大,该海域潮汐不对称的强度主要由浅水分潮振幅控制,而相对相位则决定潮汐不对称的方向;数值研究探讨表明,湾内大范围的浅滩地形是其潮汐不对称落潮占优的主要原因,围垦将削弱湾内的落潮占优。     

渤海岸线地形变化对潮波系统和潮流性质的影响

采用有限体积近岸海洋模型FVCOM,基于渤海2004和2014年的岸线地形数据,构建渤海2个年份的三维潮汐潮流数值模式;通过数值模拟研究,探讨了渤海岸线地形变化对潮波系统和潮流性质的影响。数值模拟结果表明:岸线地形变化后,半日分潮潮时在渤海湾、莱州湾和渤海中部东南海域提前,在辽东湾和渤海中部西北海域滞后;振幅在渤海湾及辽东湾增大,在莱州湾及渤海中部减小;位于秦皇岛和黄河口的半日分潮无潮点位置分别向西南和东南方向移动。渤海绝大部分海域全日分潮潮时提前,振幅增大,位于渤海海峡的全日潮无潮点位置向东移动。潮流性质系数在莱州湾增大,在渤海其他大部分海域减小,渤海规则半日潮流海区范围略有增加,不规则半日潮流海区范围相应减少。     

围垦对舟山群岛海域潮流结构及潮能分布影响研究

舟山群岛海域潮能丰富,近年来大面积的围垦工程影响了邻近海域的潮流结构与潮能分布特征。基于FVCOM(finite volume coastal ocean model)三维水动力数值模型,选取1984年、2010年、2019年三个代表年份,探讨围垦工程影响下舟山群岛海域潮流结构与潮能分布的时空变化状况。结果显示:1984年至2010年间围垦面积相对不大,且较为分散,主要改变外海进入杭州湾各通道的潮能分配,对能量耗散的影响较小。2010年至2019年间的围垦工程缩窄了潮汐通道,流速增大使得螺头水道及邻近水道的潮能增加,近底流速增大与较强湍流涡旋的产生,使得围垦工程周边海域能量耗散更为集中。     

胶州湾沉积环境与潮汐汊道演化特征

研究了胶州湾沉积物输运格局，沉积速率和潮汐汊道演化特征，结果表明，胶州湾口门水道内的悬沙净输运是从湾内指向湾外，湾内水体悬沙浓度终年较低，胶州湾的泥沙来源较少，沉积速率较低。历史上的围垦活动虽造成了纳潮量的减少，但口门过水断面面积并未减小。胶州湾是一个地貌演化缓慢，口站过水断面面积小于均衡状态面积的汊道系统。今后，可应用沉积动力学等方法确定维持港口和航道资源所需的纳潮量，结合纳潮海湾的环境保护和生态建设，定量地确定胶州湾的围垦潜力。     

广西钦州湾海域海床稳定性特征的研究

综合钦州湾龙门站与近海区钓鱼台站长年历史观测资料和2003年7月的6个站点全潮观测资料,阐述了钦州湾的表层沉积物分布和钦州外湾典型位置沉积物组成状况,并结合钦州电厂建设规划,通过海床稳定性的概念和稳定性指标的计算方法,研究钦州电厂取排水工程附近海域及钦州外湾在潮流和波浪作用下的海床稳定情况,计算结果表明所提出的稳定性理论能够反映实际,是可靠的,可以进一步作为钦州电厂相关模拟研究的基础。