沙波湍流场数值模拟及沙波运动趋势探讨

应用垂向二维非静力假定湍流封闭模式，模拟任意沙波的湍流场以及双向水流作用下沙波的运动趋势。数值试验结果表明，当沙波坡度较大时，背水面和沙谷临底层存在明显的水流分离，分离区水平延伸距离为波高的２．７倍，垂向延伸距离为波高的１／３，最大反向流速为４３ｃｍ／ｓ。     

长江口南支-南港沙波的稳定域

1997年枯季和1998年特大洪水后期,在长江口南支一南港用直读式海流计和Endeco／YSI Inc．174SSM流速仪定点测量近底和表层流速大小和方向,并采集床面泥沙样品经室内分析得到底沙粒径,用声学测深仪和Ultra Electronics旁侧声纳仪走航测量床面形态。结果表明：1)枯、洪季时落潮流近底和表层流速比涨潮流流速大,落潮流周期比涨潮流周期长,且洪季落潮流表层流速大于枯季时,洪季落潮流周期比枯季时长;2)床面泥沙枯季时为粗粉砂至极细砂,而洪季时为极细砂至细砂;3)枯、洪季床面上的沙波形态受落潮流控制,波高与波长之比值以及背流面坡度较小,洪季时沙波波高比枯季时高,波长比枯季时长。显然,长江口南支-南港落、涨潮流和床面泥沙粒径及沙波形态的特征均与季节性变化的径流有关。此外,在Van den Berg and Van Gelder(1993)底形稳定相图中,作者提出了一个新的沙纹与沙波间的转化边界。     

长江口沙波统计特征及输移规律

利用多波束测深系统对长江口南港、北槽、横沙通道和北港水下地貌进行测量,对沙波波高、波长、迎流倾角、背流倾角、水深和沉积物特征进行统计,并根据流速、沉积物粒径及水深估算其潮周期内净位移。结果表明:长江口沙波基本都为大型沙波,且沙波大小与其所在区域沉积物粒径呈正比关系;长江口各个区域沙波的对称性不同,涨、落潮优势流越明显,则沙波对称性越差,净位移越大;沙波对称性能反映此区域水动力强弱及潮周期内沙波净位移大小。     

长江河口南港枯季沙波对安全航行的影响研究

基于1997年、2002年、2006年枯季长江河口南港床面形态的现场观测,分析沙波发育对水深的影响。结果表明:(1)枯季南港沙波一般分布于吴淞口至中段121°44.′5E细砂、粉砂质底床区间,呈逐年向下游扩大的趋势,发育尺度由西向东逐渐变小,河床沉积物粒度组成由上游至下游逐渐细化,分选性变差;(2)沙波波高一般为0.2～1.31m,平均为0.47m,波高沿程向下游递减,水深均处于15m的上段波高虽最大可达1.31m,但足以通行第四代集装箱船,而水深降至11.8m的中段,最大波高可达0.80m的沙波发育将直接影响第四代集装箱船的乘潮入港条件。     

长江河口南港河段沙波观测研究

利用Sea Bat 7125多波束测深系统,对长江河口南港河段进行了沙波的高分辨率观测研究。结果表明:南港河段沙波发育广泛。统计的沙波中,最小波高0.12m,最大波高达3.12m;最小波长为3.12m,最大波长为127.89m。其中,南港上段、南港中段主航道、南港下段沙波陡坡有向海倾斜的趋势,而南港中段主航道南侧沙波陡坡有向陆倾斜的趋势。     

近年来长江口南槽河势演变过程及航道开发建议

南槽是长江口第三级分流南汊道,是上海市重要的船舶航行通道之一,两侧发育两大滩涂资源。根据长江口南槽2002-2013年水下地形数据,结合上游来水来沙和南槽分流分沙资料,对南槽演变进行全面分析,结果表明:南槽上段分流口区持续冲刷,处于不稳定状态;中段主槽区域基本处于"槽冲滩淤"状态;下游拦门沙河段基本处于稳定状态。在人为因素和自然条件的双重影响下,南汇边滩处于"滩动槽稳"态势,而九段沙一侧处于"滩稳槽动"状态。目前河槽深泓线摆幅很小,适宜航道继续的开发。     

长江口深水航道数学模型信息系统研究

利用GIS二次开发软件ArcView，完成数学模拟所需的计算网格生成及线边界法中地形数据提取的优化。集成ArcView、Visual Basic及长江口潮流数学模型，实现了数值模拟计算成果的三维可视化及实时互动的动态演示。所开发的长江口数学模型信息系统能根据整治工程需要，提交各类工程数据库。     

长江口深水航道治理工程：一期工程Se标段施工简介

长江口水航道治理工程,是我国建国以来最大的水上基础设施项目,也是世界上罕见的河口航道治理工程,它采用双导堤、丁坝结合疏浚的工程措施,分期将原依靠疏浚维护的７ｍ航首对１２．５ｍ。全工程各类堤坝总长约１３３ｋｍ,航槽疏浚土方近２．５亿ｍ＾３,计划总工期８年左右,工程总投资约主１５５亿人民币,其中一期工程工期为３年,约３２．５亿元开工以来工程顺利。     

长江口深水航道工程对航道附近海域波浪分布特征的影响研究

本文针对长江口深水航道工程建设前后航道内波浪特征的变化进行了分析研究,首先基于对长江口历史波浪资料分析,确定了E、NE和SE3个浪向为航道内典型代表,采用第3代波浪模型SWAN对工程建设前后的波浪进行模拟计算。研究表明,航道工程建设后航道内的有效波高和周期明显减小,但是其变化的规律基本一致。在不同天文潮影响时,航道内的有效波高和周期大不相同。E向和NE向的浪在大潮期间有效波高和周期均高于小潮时,SE向浪却相反。对于NE向的浪,航道工程对有效波高的影响大致呈现出从右向左逐渐减弱。对于E向和SE向的浪,航道工程对有效波高的影响大致呈现出从右向左先增强再减弱。航道工程对不同方向的浪在不同分段上也有所不同,在右段对NE向的消弱最强,对SE向最弱,在中段和左段对E向消弱最强,对NE向最弱。航道内流场与水位对波要素的影响也略有差别。     

长江口南港水道潮流特征分析

根据１９９６年长江口南港水道枯、丰水期（１月、７月）大、中、小潮两次各２６ｈ以上的全潮水文实测资料,统计分析了实测流的特征和潮流类型、运动形式、潮流垂直变化、余流、Ｍ２分潮流及分潮流对涨、落潮流不等的影响。     

基于解析解的长江口南港悬沙侧向捕集特征分析

为探讨长江口南港的水动力结构及悬沙侧向输运特征,本文从解析解的角度构建了潮汐河口水沙输运数学模型,并将其应用到长江口南港某横断面上。南港水动力主控于半日潮流,余流主要由陆相径流及本地非线性对流项驱动,悬沙分布上北侧副槽远大于南侧主槽,水沙分布的计算结果与实测结果在结构上基本一致。通过输沙函数进一步分析表明,潮流输沙和余流输沙是南港侧向输沙函数的两个主要部分。南港中强劲径流削弱了涨潮流,增强了落潮流,使得向河槽南侧的涨潮流输沙小于向河槽北侧的落潮流输沙,潮流输沙指向河槽北侧。径流驱动的南港侧向余流在涨潮流方向上为一逆时针环流结构,余流输沙指向河槽北侧。扩散输沙指向南侧主槽,因其总是指向悬沙浓度梯度的负方向。在各输沙因子的综合作用下,南港中大量悬沙捕集于河槽北侧,使得河槽北部底层潮平均含沙量值达到最大值。     

Morphological Evolution and Its Response to the Navigational Improvements in the North Passage,Yangtze Estuary

By use of bathymetric chart,recent change of the riverbed in the North Passage of the Yangtze Estuary has been studied in this paper.The main channel of the upper,middle and lower(section)in the North Passage has been successively eroded and its groin field significantly deposited.At the same time,sediment has been deposited on the entrance region.Erosion and deposition had responded rapidly to the construction of the regulation engineering.There was about one year duration of lagging between erosion in the deep channel and the construction of the regulation engineering.The siltation lag of time in the groin field varied with the initial depth,but the average deposited thickness was about 0.5 m per year.Volumetric analysis demonstrates that there is a increasing trend of siltation in the North Passage after 2002,because of the difference in duration and quantity between erosion in the deep channel and deposition in the groin field.The water volume of the North Passage was reduced by ≈9%(280 million m3)between 2002 and 2006.Sediment budget reveals that the main sediment deposited in the North Passage takes its source from the river and the ocean.The decreasing water volume was attributable to shoaling in the groin field.Its triggering factors for increased sedimentation are the navigational improvements(jetties and groins)after 1998,which altered the passage boundary and destroyed the equilibrium state on the average ebb and flood sediment fluxes.The establishment of a stable estuary is attributed to a reduction in depth of the groin field.The forecast on the sediment deposition quantity and continuous infilling time in the groin system is about 325×106m3 and 6～7 years,respectively.     

Grey Prediction of Siltation in North Channel of Yangtze Estuary

-The North Channel in the Yangtze Estuary is one of sea-leading waterways of Shanghai Harbour, in which yearly dredging volume reaches over ten million cubic meters, and it tends to increase year by year. Based on the channel regime similarity and through the relational grade, a GM (2, 1) is set up. It reveals the course of development of channel regime similarity under the action of various factors, and predicts the siltation volume in the nearest future which is the basis of dredging planning for relevant dredging departments.     

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。     

南海北部海底沙波研究

南海北部水深100~250 m的陆架和陆坡斜坡海底分布着大片沙波地貌,本文采用底形相图参数近似计算和泥沙起动流速2种计算方法,结合海底微地貌的实际形态,研究了沙波的沉积特征及其成因机理。研究认为,区内的沙波为现代沉积地貌;控制沙波形成发育的主要水动力因素是潮流与风暴条件下风海流的叠加;区内泥沙颗粒粒径适宜,海底坡度平缓,有利于海底沙波的发育。     

长江口深水航道一、二期工程建设以来北槽河段的冲淤演变

利用长江口深水航道治理一、二期工程实施前后的水下地形资料,在GIS软件及相关的统计分析软件的支持下,分析了治理工程对北槽拦门沙河段的影响。结果表明:整治工程使得河道平均水深增加,河床上下平顺相接,河床横断面形态趋于均匀,河势趋于稳定。至2005年初,北槽河道上段水深比工程前的1998年初平均增加了1.34m,中段则淤浅0.63m,下段刷深0.81m,河床纵向上变得和缓、平顺;丁坝段的冲刷南侧的强度较北侧大,中下段河槽北偏,深泓从原来的东南-西北走向改呈东西向,全槽形成了一条上下段平顺相接的微弯自然深泓线,河槽的形态也从工程前的宽缓或陡峭形变为均匀的“V”字形;下游河段没有产生新的航道拦门沙。     

近期长江河口冲淤演变过程研究

基于长江河口1997年以来数字地形图和近期水文泥沙实测资料,分析研究了近期长江河口大量人工整治工程和流域水库工程建造影响下的河口河道自动调整过程。结果表明:1997-2013年河口段中上游河道微冲刷、拦门沙滩顶仍保持淤积外移、口门外侧近海域冲刷的态势略有增强,而其影响原因与历史时期的自然因素影响为主略有差异,近期人类高强度活动的影响贡献率增大。首先,南支至南港和北港中上游河段河床普遍发生冲刷,河床沙活动较活跃,床面微地貌沙波发育更明显,而口门外侧海域地形略有冲刷蚀退,这些变化与流域来沙锐减有直接关系;北支、北港口门、南槽和北槽河道拦门沙河段呈淤积,尤其北槽主航道的拦门沙河段6m水深浚深为12.5m后回淤量很大,这些与拦门沙河道动力结构环境、河口和海域再悬浮泥沙补给有关;局部河段出现强冲和强淤现象,与近期河口工程建造有关。所以,长江河口近期正处在对自然因素变化和人类活动增强的自我缓慢地自动调整和适应过程之中。     

Calculation of Diversion Ratio of the North Channel in the Yangtze Estuary

The circumfluence around the Jiuduan Sandbank is thoroughly studied by means of the princi-ple of least resistance in fluid dynamics.The diversion ratio of the North Channel for 1998 is calculated,which is almost the same as the field survey data.The normal and minimum diversion ratios of the NorthChannel after stages Ⅰ,Ⅱ and Ⅲ regulation works as well as the future phase are obtained.The numeri-cal results and predicted value are accurate.     

长江口及废黄河口海域表层沉积物中多环芳烃分布特征和生态风险评价

2015年10月采集长江口及废黄河口51个沉积物样品,对沉积物中的多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)的含量进行测定,探讨长江口及废黄河口海域表层沉积物中PAHs的分布组成、来源及潜在的生态风险评价。总PAHs的含量范围为4.23~292.39 ng/g,平均值含量为67.40 ng/g。研究区样品的PAHs含量呈现"北部低南部高"的空间分布特征,舟山群岛东部区域PAHs含量普遍偏高,长江口次之,废黄河口最低。与国内其他海区相比,研究区域PAHs总体处于中低等污染水平。运用统计分析和特征比值法对来源进行分析,研究区域沉积物中PAHs主要是以4环、5环为主,来源分析显示PAHs的主要来源为各类燃烧源及石油源的混合来源。根据效应区间低/中值法(ERL/ERM)评价结果显示,长江口及废黄河口海域的潜在生态风险很小,但对生态有一定的潜在威胁,也应该引起重视。