潮流脊的形成机制和发育条件

本文重点讨论了潮流脊的形成机制和发育条件.1-3.5节的往复潮流和丰富的松散沉积是潮流脊发育的动力和物质条件,它形成的动力机制类同于顺直河流.在脊间槽道中,潮流以双向螺旋流的形式运动,即在水体向前运动的同时,于槽道中央下降刷深沟槽,而在两侧上升堆积沙脊,直至地形、动力和物质三者取得平衡为止,潮流脊通常分布在河口、海湾及海峡口等水深浅于35米的浅海近岸地区.     

杭州湾M2潮的数值模拟

本文采用ADI方法,取海底拖曳系数k=0.67×10-3,对杭州湾M₂潮进行数值模拟,算得逐太阴时潮位和潮流以及其调和常数。计算结果和实测值基本一致。本区的M₂潮具有自东向西的分布和变化规律,潮汐振幅和潮流最大流速均在湾顶附近最大,分别为2.40米和2.3米/秒左右;湾口南部为最小,分别为0.8米和1.0米/秒左右。高(低)潮时及最大流速发生时间湾顶比湾口各推迟2及1.5—2太阴时。潮流椭圆长轴方向基本与湾形走向相吻。文中还给出杭州湾海面涨落过程透视图。     

杭州湾潮波三维数值模拟

采用“σ坐标下的三维数值模式”来模拟杭州湾三维潮波运动,水平方向上以较小尺度的差分网格覆盖计算区,垂直方向上给予均匀的分层,对占本湾水位谱总能量80％的半日潮波M_2和半日潮波m_1((K_1+O_1)/2)两类进行了数值模拟。水平流动和潮位的计算结果与相应的实测值拟合良好。计算表明,水平潮流具有明显的往复流性质,主要呈东-西方向;流速自湾口向湾顶增加,M_2分潮流最大可达270cm/s左右,m_1分潮流最大可达24cm/s左右。在太阴时1和13时,于湾的中部偏南存在一个弱的逆时针向的大涡旋;在7和19时于上述位置存在一个弱的顺时针向的大涡旋。垂直流速振幅一般为10~(-2)—2×10~(-2)cm/s,最大可达2.5×10~(-2)cm/s,位于乍浦附近的底层水域中。     

洋山港区动力泥沙过程研究——兼论北岛链汊道封堵的影响

于 2006 年 4 月 8 - 17 日、8 月 9 - 16 日和 2007 年 1 月 13 - 25 日在杭州湾口的洋山港海域一固定观测点(平均水深约 15 m)用"海床基海洋环境自动监测系统"观测了潮位、波浪、潮流、近底悬沙浓度等要素.结果表明:( 1)研究区波浪较弱,平均有效波高为 0.53 ～ 0.65 m,常风条件下波高受水深控制,而强风天气时波高受风速控制.( 2)港区潮流较强.最大流速为 238 cm / s,观测期间平均流速在中、上层均 > 80 cm / s,而在近底层<40 cm / s.潮流以离底 4.7 ～ 5.7 m 为分界层,分界层以上以落潮流占优势,分界层以下以涨潮流占优势.涨、落潮流流向分别在 310°～ 320°和 130°～ 140°之间,涨、落潮主流比洋山港工程前向右偏转约 20°.( 3)余流流速由底层向表层递增,上层和表层均大于 10 cm / s,中、下层为 4 cm / s左右;余流流向,底层约为 322°,2.7 ～5 .7 m 层为 56°～ 85°,6.7 m 以上为 103°～ 166°.( 4)2006 年 4 月小潮和 8 月大潮平均悬沙浓度分别为 0.81 kg / m3 和1.46 kg / m3.悬沙浓度涨潮大于落潮,涨急时悬沙浓度最高.     

中国基岩海湾潮流地貌模式及其沉积动力特征

对我国基岩海湾内的潮流沉积和地貌进行了系统研究。根据潮滩、潮流水道、潮流沙脊等地貌单元的组合特征，概括出3种潮流地貌模式：潮滩型、滩-槽型和滩槽-脊型。通过各模式海湾环境特征的对比分析，设定紊动射流系数Rbjet做为判别潮流水道形成发育程度的水动力参数，发现潮流水道较为发育的滩-槽型和滩-槽-脊型海湾往往开敞度较小，纵深较长，而平均潮差较大，Rbjet大于45。潮流沙脊是区分滩-槽型和滩-槽脊型潮流地貌模式的标志地貌，粗颗粒泥沙来源是其发育的必备条件：残留沉积、海岸侵蚀来沙丰富的海湾内潮流沙脊发育；河流来沙则可以改造形成小规模现代潮流脊；而靠近大河河口，细颗粒来源丰富的海湾则不利于潮流沙脊发育，湾内形成滩-槽型潮流沉积。     

夏秋季泉州湾中部海域潮流和余流的变化特征

在前人大量研究的基础上,通过数据统计、潮流调和分析、低通滤波及谱分析等手段对泉州湾湾中水道上M站3个多月的实测资料进行潮流和余流特征分析.结果表明:该站为规则半日潮流,以半日潮分量M2占绝对优势;各层涨潮流的主导方向均为WNW向,落潮流主导方向表层为SE—ESE向,实测涨、落潮最大流速分别达151 cm/s和138 cm/s.M站河口环流动力过程非常明显;从表层往底层,余流流向沿顺时针方向从WSW向往NW向偏转;水体在落潮时受潮汐张力的作用,盐度的层化结构逐渐增强,而在涨潮时受潮混合的作用,盐度的层化结构逐渐减弱.     

杭州湾浅层粘性土物理力学指标的统计分析

利用2002年在杭州湾内的潮流槽脊系和湾口浅滩上进行钻探取得的样品,对杭州湾浅层粘性土的物理力学指标进行了统计和分析,结果表明:杭州湾浅层粘性土是一种含水率较高、孔隙比较大、高压缩性、低强度的粘性土,其物理指标和力学指标变异性差别大,特定指标间存在较好的相关性,力学指标和物理指标间有一定的回归性,回归方程形式一致。     

环台湾岛海域半日潮波特征的三维模拟

用1997版POM海洋模式,首次应用于环台湾岛海域的潮波数值研究.得到该海域的半日潮波主要为23°N以南西太平洋传来的胁振潮.影响台湾海峡的半日潮波分别由海峡南北口传入的两支潮波,且北支强于南支.福建沿岸湄州湾-兴化湾为最强潮区,其M₂分潮最大振幅可达240cm.最强潮流区位于澎湖水道,M₂分潮最大潮流达196cm/s.环台湾岛海域潮波潮流水平结构上除海峡北部原有一个圆流点外,还发现另外存在4个新的圆流点.潮流垂直结构上主要为右偏,接近底层处为左偏.     

水东湾潮流特征分析及三维数值模拟

基于水东湾海域利用现状及水环境综合整治工作的迫切需要,对其海洋水文要素开展野外调查,以清晰理解其潮流特征,并据此进行潮流三维数值模拟.调查结果显示,水东湾观测期间的实测潮差在2.6~2.9 m之间,平均潮差约2.8 m,湾口潮差最大,湾顶海域潮差最小,涨潮历时略长于落潮,属不正规半日潮;各观测站位的最大流速相差较大,最高值出现在湾口深槽,为134 cm/s,最低值出现在湾顶浅海海域,为31 cm/s,最大流速水平分布基本上呈现为从湾口向湾顶递减态势.模拟结果显示,水东湾内潮流基本沿潮汐通道呈往复流动,涨潮流向介于280°~300°之间,流速在0.28~1.36 m/s范围内变化;落潮流向介于128°~180°之间,流速在0.56~1.44 m/s范围内变化,流矢受地形限制显著.     

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。     

青岛近海潮流沉积体系

通过分析钻孔和浅地层剖面资料,研究了胶州湾及青岛前海潮流沉积体系。该体系包括大沽河-洋河潮控三角洲和与狭口海湾密切相关的涨、落潮流三角洲,潮流作用在各三角洲的形成过程中为主要的沉积动力。前者发育在湾西侧,形成了河口沙坝和分流间湾等沉积相;后者分布在湾口两侧,以潮道和潮流沙脊为主要特征。根据对各沉积相特征的分析,认为潮流沉积体系的演化已整体趋于稳定。     

辽东半岛南岸海域潮流沙脊及影响因素

通过系统分析北黄海西部实测浅地层剖面资料,结合前人研究成果,探讨了辽东半岛南岸海域潮流沉积体系的特征,分析结果显示,研究区潮流沙脊剖面上呈不对称丘状分布,多为斜交前积反射,顶部叠置活动沙丘,属于仍在活动的侵蚀型和侵蚀-堆积型潮流沙脊。研究区存在4条彼此平行的NE—SW向展布的潮流沙脊,与M2分潮流椭圆长轴方向平行或呈小角度相交,沙脊长35～75km,高3～17m,脊宽3～7km,沙脊分布区的水深为40～50m。辽东半岛南岸海域潮流沙脊沉积特征受控于潮流的性质和海平面变化,物源显示多元化特征:落潮流携带老铁山水道侵蚀物质、沉积区附近和近岸岛屿的侵蚀物质、沿岸河流输入和沿岸流的搬运物质。     

烟台芝罘湾流场特征的分析

基于1982年4～6月海流观测资料,本文分析了芝罘湾流场的基本特征。结果表明,流场以潮流为主。整个海湾,湾口流速最大,湾底流速较小。除湾中央区外,潮流基本属于往复流型。与潮流相比,余流较小,量值大多为7cm/s左右。     

海底表层土导热系数变化规律的试验研究

基于热探针法原理,测试了在杭州湾以东陆架区取得的28个海底表层柱状样0.2、1.0和1.8 m处的导热系数,结合激光粒度分析结果,比较了研究区6种土导热系数的大小,发现含砂量大于10%的粗粒土拥有较大的导热系数。土质类型相同时,含水量和干密度对其导热系数影响显著。杭州湾沉积区、混合沉积区,陆架砂质沉积区表层土导热系数的平均值分别是:1.25、1.45 和1.46 W·m^-1·K^-1,呈现出由近岸向外海增大的趋势。而土样导热系数在垂向的变化表明:水深、埋深等空间分布因素对海洋土的热物性没有直接影响。     

近50 a来杭州湾冲淤变化规律与机制研究

使用杭州湾1959-2010年的水下地形图, 结合过去数十年来长江入海水沙量和钱塘江河口段冲淤变化状况, 分析了近50 a来杭州湾在长江入海泥沙量锐减和治江围涂等人类活动作用下的冲淤变化规律及其物理机理。结果表明, 乍浦以上区域近50 a来处于较显著的淤积状态, 且有自上向下发展的趋势, 这种淤积主要是由于钱塘江河口治江缩窄工程所引起的;湾内地形发生了局部调整, 部分小型潮流槽脊系统趋于消亡, 地形趋于平坦化, 湾口北部2003年以后有转淤为冲的趋势, 这与长江入海泥沙量锐减和该区域围垦工程等因素有关;1959-2003和2003-2010年两个时段, 湾内泥沙淤积的年平均值分别为0.91×108和1.66×108 m3。对于整个钱塘江河口系统而言, 即自杭州湾湾口至钱塘江河口段的闸口断面, 长江入海泥沙量减少所产生的影响尚不明显, 2003年以后泥沙淤积速率甚至有所上升。杭州湾近50 a的冲淤变化是人为强烈干预下的大流域-河口系统响应与中小流域-河口系统响应的调整结果。     

围填海对芝罘湾潮流场和纳潮量的影响研究

本文基于MIKE21水动力数值模型,以1985年、1993年、2010年和2017年4个时期为代表年份,定量识别了芝罘湾围填海工程引起的潮流场及纳潮量的变化情况。结果表明:(1)流场:潮流以往复流运动为主,湾口流速最大可达32.99 cm/s,湾底流速较小,最大为9.49 cm/s,湾口流速远大于湾底流速。围填海工程使湾内流速发生了明显变化,湾内9个代表点位的流速均有所减小,湾口流速变化率较小,湾顶流速变化率较大,2017年湾底流速相比于1985年最高减小量达到39%。(2)纳潮量:芝罘湾在围填海前后4个时期的纳潮量分别为4.701×10~(7 )m~3、4.469×10~(7 )m~3、3.854×10~(7 )m~3和3.690×10~(7 )m~3,对比发现,围填海工程的进行使湾内面积持续减小,纳潮量也持续减小,1985-2017年减小了21.51%,围填海工程弱化了芝罘湾的水动力条件。     

计算分析潮流对海缆路由稳定性的影响

通过野外勘察和室内试验分析结果,了解琼州海峡北海—临高段海缆路由区浅层海底土分布特征和路由区及其附近海区的潮流特征,利用计算的方法分析了10 a和50 a一遇的潮流对海缆路由区冲刷破坏的可能性。结果发现,在琼州海峡海缆路由区海底砂性土平均起动流速(23.2~58.9 cm/s)小于10 a一遇(75.2~93.8 cm/s)和50 a一遇(85.4~113.7 cm/s)的预测流速;海底粘性土的平均起动流速(64.8 cm/s)也小于10 a一遇(76.2 cm/s)和50 a一遇(87.4 cm/s)的预测流速。路由区海底土会因潮流冲刷作用而发生失稳破坏,影响埋设在海底土中海缆的安全。同时,结果还发现潮流对砂性海底土的影响大于对粘性海底土的影响。     

基于走航ADCP资料的厦门内湾东西口门海域潮流与潮致余流特征分析

应用厦门内湾东西3个口门断面（五通—下店、嵩屿—鼓浪屿、鼓浪屿—轮渡）一个潮周日走航ADCP资料的空间插值潮、流调和分离结果,分析占主导的M2分潮流与余流沿断面的空间分布特征.分析结果表明受地形约束的3个断面M2分潮流均以往复流为主,断面深槽为主流通道,M2分潮最大可能流速均沿主流深槽向左右岸递减,三断面中以鼓浪屿—轮渡断面最为强劲,平均值为46 cm/s,五通—下店断面次之为43 cm/s,嵩屿—鼓浪屿断面最弱,仅为33 cm/s.该半日潮波进入厦门内湾首先在鼓浪屿—轮渡断面达到最大值,出现时间在月中天后2.1 h,其次为五通—下店断面2.7 h,最后为嵩屿—鼓浪屿断面3.3 h.再者地形变化剧烈的嵩屿—鼓浪屿断面M2分潮非线性运动较强,浅水分潮的幅度增大.潮波的非线性效应又衍生了非周期性的潮致余流,该余流在厦门内湾东西口门有较为稳定的存在,且表现为近岸区流幅大,潮流通道内小,嵩屿—鼓浪屿与鼓浪屿—轮渡断面均值为9 cm/s,五通—下店断面均值为5 cm/s,同时各个断面余流均存在使内湾海水正常更替,沿断面法向一分为二,一进一出的态势.基于本次观测结果计算出一潮周日厦门内湾东西口门余流通量为76.156×10^6m3,净潮通量为69.591×10^6m3,相对偏差小于8.6%.     

锦州湾重矿物在流场中的分异

依据锦州湾12个站点现场实测海流资料（1991年6月和8月二个航次）和潮流场数值模拟结果,获得了该湾潮流和余流的分布规律。并基于41个站点重矿物鉴定资料,给出了重矿物分布规律和矿物类型分区。结果表明,该湾潮流具有潮驻波特征。总的流动趋势为涨潮时从湾口南岸朝西北方向流入湾内,落潮时朝东南向流出湾外,葫芦岛—大酒篓北侧是锦州湾潮流主要通道和强流区,最大涨、落潮流流速在1kn以上。湾内余流随湾形按逆时针方向流动,湾口北部最强余流可达16cm／s。流场的强弱分布与重矿物的类型分区密切相关,经分析研究得出了重矿物与流场之间的定量分配关系。     

胶州湾水交换及湾口潮余流特征的数值研究

利用基于普林斯顿海洋模式建立的胶州湾及临近海域潮汐潮流数值模型,结合胶州湾口走航式声学多普勒海流剖面仪(ADCP)测流资料,研究了胶州湾口的潮(余)流特征,并在潮流模型的基础上耦合建立了水质模块,模拟了胶州湾的水交换过程。考虑M2,S2,K1,O1,M4和MS4六个主要分潮,胶州湾口潮流场的模拟与ADCP观测数据吻合较好。外湾口水道上的潮流非常强,大潮期间观测到201 cm/s的峰值流速。团岛岬角的两侧分别存在一个流向相反的余流涡旋,两涡旋在团岛附近辐合,形成了57 cm/s的离岸强余流。整个胶州湾平均水体存留时间为71 d,平均半交换时间为25 d。胶州湾水体交换能力在空间分布上有很大差异:湾口海域最强,向湾顶逐渐减弱。湾内存在两个弱交换区,分别位于湾的西-西南部和东北端,水体存留时间多超过80 d,湾西局部水域最长达120 d,而半交换时间也大多超过40 d。潮流场的结构、强度,以及与湾口距离的远近是造成湾内水交换能力空间差异的主要原因。