伶仃洋泥沙及其运动特征

珠江口伶仃洋是个多口门的河口湾,其泥沙来源复杂多样,既有陆域来沙,又有海域来沙。依据珠江分水分沙特点,以三水、马口、博罗１９６５到１９９７年实测流量与含沙量资料为基础,推算进入伶仃洋的泥沙总量,并对共泥沙主要沉积动力特征进行了分析,结果表明,伶仃洋的泥沙来源比较稳定,由于径流作用、潮流作用、盐淡水混合作用及风浪的影响,泥沙不断向南、东南方向输运与沉积。     

珠江口伶仃洋滩槽发育演变影响因素的分析

珠江口伶仃洋汇集了虎门、蕉门、洪奇沥、横门的来水来沙,这些水、沙进入伶仃洋后,在各种因素的综合作用下,不断地运移,造成今天的伶仃洋三滩两槽复杂的水下地形。     

珠江口伶仃洋泥沙运动的沉积动力作用

珠江口伶仃洋是个多口门汇入的河口湾,其泥沙来源复杂多样,既有陆域来沙,又有海域来沙,这些泥沙进入伶仃洋以后,在径流作用、潮流作用、盐淡水混合作用及风浪等的影响下,不断地运移,形成“三滩两槽”的分布格局,７－年代中期以后,由于东部潮流作用及盐淡水混合作用的加强,受其压迫,西部泥沙物质不断向南、东南方向输运与沉积。     

丰水期珠江口黏性泥沙输运的三维数值模拟

珠江口的黏性泥沙输运对区域海洋工程和河口海洋环境有着重要的影响。本文利用SELFE模型,针对珠江河口海域建立了一个采用非结构三角形网格的三维斜压水动力模型,可耦合模拟海流、潮流及风海流水动力环境,并在此基础上开发了包括底床模块的黏性泥沙输运模型。模拟结果与实测值验证较好,再现了丰水期珠江河口的泥沙输运特征以及最大浑浊带的变化和分布特点。研究表明,丰水期珠江口悬沙质量浓度西侧大于东侧,泥沙主要来自河口上游。河口浅滩上会形成最大浑浊带,最大质量浓度可达0.5 g/L。珠江口最大浑浊带的形成主要受潮动力、重力环流及泥沙再悬浮和沉积过程影响,其中泥沙再悬浮和沉积过程对中滩的最大浑浊带影响显著,而重力环流作用对西滩的最大浑浊带影响显著。     

人类活动对珠江伶仃洋余环流结构的影响研究：以洪季小潮为例

近20 a来,受高强度人类活动影响,珠江伶仃洋滩槽已发生远超自然过程的异变,其河口动力结构必然发生响应,影响物质输运过程。本研究利用三维水动力数值模型,探讨了伶仃洋河口小潮期余环流结构的变化特征及原因。结果表明：近20 a来伶仃洋底层余流强度提高,沿深槽上溯时向中滩偏转,易引起泥沙汇聚于此。中滩存在表层向西,底层向东的横向余环流结构,主要由非线性对流项和科氏力项驱动。中滩大规模采砂后引起对流项变化,造成余环流结构东移,表、底层余流增强,可加快表底层物质交换。西槽内存在表层向海、底层向陆的纵向余环流结构,主要由正压和斜压梯度力驱动。受浚深影响,向陆斜压梯度力和非线性对流项均增强,引起表层余流减小22%,而底层增大24%,这将削弱小潮期西槽内水体交换能力,即减慢物质输出,易造成西槽淤积、水环境恶化等影响。研究成果对研究人类活动干扰下的河口余环流结构及物质输运响应具有一定借鉴意义。     

华南不同类型热带风暴驱动下珠江口表层悬沙分布趋势

本文利用1949—2014年的华南热带风暴数据和1960—2014年珠江入海流量等, 统计分析风暴作用期间珠江口的风强迫和珠江入海水沙强迫特征, 结果表明, 热带风暴对珠江口的风强迫和水沙强迫因台风距珠江口的距离、强度等因素的影响有显著差异。依据水沙及风强迫的强度, 将热带风暴对珠江口的影响简单分成四类: 中风中水沙驱动型、中风高水沙驱动型、强风中水沙驱动型及强风高水沙驱动型。利用MODIS (moderate-resolution imaging spectroradiometer)一级数据和已建立的珠江口表层悬沙指数反演模型, 挑选2002—2010年风暴影响期间无云天气的MODIS影像, 反演珠江口悬沙分布, 分析表层悬沙对四种不同来水来沙及风强迫型风暴的响应特征。结果显示, 中风中水沙型风暴驱动下, 珠江口整体含沙量偏低, 其悬沙扩散及时间变化受控于潮流的强弱; 中风高水沙型风暴驱动下, 八大口门特别是磨刀门浅滩、伶仃洋西滩的含沙量高于其他海域, 其高含沙水体向南偏西方向扩散输运; 强风中水沙风暴驱动下, 河口表层悬沙分布及扩散受主导风向的影响, 在强东北风驱动下, 伶仃洋西侧浅滩含沙量因台风浪的掀沙作用高于湾内大部分海域, 高含沙水体向西南侧扩散; 强风高水沙风暴驱动下珠江河口湾含沙量偏高, 水体一片浑浊, 河口悬沙随偏南风驱动下的沿岸流向东侧输运、扩散。     

航道工程作用下福姜沙水道滩槽演变特性及对水沙过程响应的数值研究

福姜沙水道是长江南京以下12.5m深水航道重点治理河段。航道工程实施后,仍需进行疏浚维护保障航道畅通。为了探究航道工程作用下福姜沙水道的滩槽演变特征,并进一步研究其对水沙过程的响应关系,采用基于Hybrid LTS/GMaTS方法的平面二维水—沙—床耦合数学模型进行了数值模拟研究。Hybrid LTS/GMaTS方法在不损失模型计算精度的前提下大幅度提高了计算效率。研究结果表明：1)水动力作用是洲滩变形的主要动力,体现在洲滩整体冲淤和局部形态改变两方面;2)航道工程作用下,福中水道入口处水动力条件明显改善,各特征流量级下均呈现刷深趋势,航道中段呈现“洪冲枯淤”的冲淤特征,主流被归顺在深槽内,且随着流量增长深槽向南摆动;3)边心滩演变和水动力作用共同影响福北水道航道冲淤变化,航道工程作用下靖江边滩、双涧沙沙舌、福北水道的滩槽演变关系和对径流特征响应过程发生根本性变化。对水道整体而言,航槽回淤现象得到显著改善,然而受到洲滩演变和局部水动力减弱的不利影响,福北水道入口处航道条件发生恶化。     

港珠澳大桥人工岛水下滩槽演变的数值模拟与工程检验

港珠澳大桥地处伶仃洋的湾口水域,东、西人工岛分别位于伶仃洋大濠深槽两侧。人工岛水域水深流急,潮流正面冲击人工岛,易造成人工岛海域水下地形发生大的变化与调整,最终形成以人工岛为中心的局部滩槽新格局。在大桥工程设计阶段,采用伶仃洋二维潮流泥沙数学模型,对人工岛建设后的伶仃洋水沙环境和水下地形冲淤进行了模拟计算。模型预测结果表明,人工岛对伶仃洋水域的水沙环境影响集中在人工岛上、下游各5 km水域内,人工岛呈冲刷趋势,岛体上下游形成以岛为中心的梭状淤积体。人工岛建设10年前后的水下地形冲淤变化结果表明,人工岛建设引起的海床冲淤变化趋势与数学模型预测结果基本一致,此为当初采用的数学模型预测效果提供了良好的佐证。     

基于改进的RCA水质模型对珠江口夏季缺氧及初级生产力的数值模拟研究

针对珠江口藻类生长受泥沙遮光限制明显的问题, 对RCA(row and column of Aesop)三维水质模型进行改进, 加入泥沙模块及悬沙遮光对藻类生长的限制作用。应用改进的RCA水质模型, 对珠江口的营养盐、浮游植物及溶解氧进行模拟研究, 结果显示, 改进的RCA水质模型较好地再现了洪季珠江口营养盐、浮游植物和溶解氧在水平及垂向上的空间分布, 这表明该水质模型能较好地反映珠江河口中生态因子的关键过程。珠江口的缺氧现象在物理和生化过程的共同作用下, 被限制在伶仃洋的西滩和中滩及磨刀门海域。在洪季, 大量冲淡水进入珠江口形成锋面, 颗粒态有机物(particulate organic matter, POM)在锋面的影响下, 大量集中沉降在伶仃洋的西滩及中滩特定区域及磨刀门外, 产生较高的底泥耗氧率(sediment oxygen demand, SOD)。而在高SOD的区域, 水体分层通常也较明显, 因而产生缺氧现象。另一方面, 伶仃洋水体中磷的限制作用明显, 加上悬浮泥沙的遮光作用, 不利于浮游植物生长, 使得初级生产力低; 而在陆架上, 悬沙浓度减少使初级生产力增加, 但由于海源颗粒有机碳(particulate organic carbon, POC)的沉积分散于整个陆架上, 无法产生伶仃洋内的高SOD区域, 加上水体分层不明显, 并没有产生缺氧现象。     

基于波-流耦合模型的珠江口悬浮泥沙数值模拟

为研究珠江口悬浮泥沙输运动力机制,本文发展了一套三维波、流、泥沙耦合数值模型。模型结果与观测数据吻合较好,统计显示模型获得良好的评分分值。利用数值模拟研究了不同强迫（径流,波浪和风）对珠江口中悬浮泥沙的影响。模型结果表明,河口重力环流对珠江口最大浑浊带的发展起着重要作用,特别是在小潮期间。另外,径流的增加可导致泥沙向海输运。底部的悬浮泥沙浓度随着波浪底部轨迹速度和波高的增大而增加。由于西滩水深较浅,波浪对西滩悬浮泥沙的影响大于东槽。西南风引起的波浪对悬沙的影响大于东北风引起的波浪的影响,而东北风致流对悬沙的影响略大于对西南风致流的影响。在其他条件相同情况下,稳定的西南风比稳定的东北风更有利于伶仃洋悬浮泥沙浓度的增加;在稳定的西南风下,伶仃洋平均悬浮泥沙浓度约为稳定东北风下的1.1倍。     

长江口水沙变化与趋势预测

随着长江流域水土保持、上游水库拦蓄调节、沿江用水增加及气候变化,进入长江口的水沙通量发生改变,入海泥沙量锐减。此外,长江口相继实施了深水航道治理、青草沙水源地、浅滩圈围等大型工程。因此,需要针对长江口水沙变化开展相关研究。对长江口陆相和海相水沙变化规律及趋势、河床容积与泥沙收支变化以及整治工程下分汊河口演变预测等进行了概述,预测了今后10～50年大通站流量、含沙量、输沙量变化以及南北槽的演变趋势,为进一步研究变化条件下的长江口重大工程安全提供基础条件。     

珠江口伶仃洋地貌特征演变与纳潮能力变化研究

在自然和人为的双重作用下,珠江口伶仃洋地貌特征发生了巨大变化,改变了水动力环境,致使纳潮能力也发生深刻变化。本文以珠江口伶仃洋地貌变化和纳潮能力变化为研究对象,采用近百年来的古地图资料、人类活动和水文特征等资料,通过第四纪地质学、地图学、遥感学、历史地理学等方法,反演内伶仃洋形态变化过程,探讨1906年以来珠江口伶仃洋的地貌变化过程。采用岸线分维数、形状指数、纳潮量、潮差消减能力,定量反映地貌变化对纳潮能力的影响。结果表明,1906-2014年,地形演变造成伶仃洋纳潮量减少了14.50%;1971-2014年,伶仃洋纳潮量减少了11.27%。海岸线的变化引起纳潮能力逐渐变弱,潮差沿程变化率减小了0.23,尤其是自1971年以来,因堤围等建设,河口岸线逐渐平直,纳潮能力逐渐减弱。     

伶仃洋洪季悬沙平面分布特征及成因探讨

基于伶仃洋河口2007年洪季（8月）潮流和泥沙现场观测资料,通过实测资料分析结合二维泥沙数值模型的方法,分析其悬沙浓度平面分布特征。结果表明,悬沙浓度从伶仃洋湾顶虎门至湾口沿西槽向海在纵向上呈现出先减小再增大后减小的变化趋势;横向上,西槽最大,东槽和中滩次之;内伶仃岛西北侧海域为含沙量高值中心。悬沙纵向输移机制分析表明,伶仃洋洪季输沙主要贡献项为平流向海输沙、潮汐捕集和垂向环流的向陆输沙,其中后两项在内伶仃岛附近的贡献较大。潮流、径流来沙、径潮强度对比以及地形边界作用为悬沙场平面分布差异的主要成因。     

珠江口内伶仃洋表层沉积物粒度特征及其运移趋势

对珠江口内伶仃洋158个表层沉积物样品的粒度资料进行分析,探讨了表层沉积物的特征,并在此基础上应用GSTA模型分析了内伶仃洋河口湾泥沙运移趋势。结果表明,珠江口内伶仃洋表层沉积物共有6种类型,其中以黏土质粉砂分布最为广泛。内伶仃洋河口湾泥沙运移特征较复杂,以东槽和西槽为界,分Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区。Ⅰ区在涨落潮流的作用下泥沙总体呈现出向东部岸滩运移的趋势;Ⅱ区往复流强劲,盐水楔活动频繁,受科氏力作用泥沙自东北向西南输运;Ⅲ区横门岛至金星门之间的分流间海湾泥沙呈现出向岸滩运移的趋势,淇澳岛周围泥沙呈现出顺时针方向的环流运移的特点。     

珠江口内伶仃洋水下地形地貌特征

珠江口海底管线、跨海大桥及港口码头堤坝等近岸海底工程构筑越来越多,为服务于当地的经济发展需要,广州海洋地质调查局使用数字测深仪、多波束水深测量系统和旁侧声纳扫描系统,对珠江口内伶仃岛以北水域(内伶仃洋)的水下地形地貌进行了调查。利用调查资料,分析了内伶仃洋的水下地形地貌特征,认为内伶仃洋水下格局总体上呈三滩两槽分布,发展趋势处于不断的淤浅和萎缩,但人为作用已对水下地形地貌产生了较大的影响,破坏了水下生态环境,应加强水域综合管理,加大环境保护力度。     

黄河河口演变 Ⅱ.河口水文特征及泥沙淤积分布

黄河河口三角洲的演变过程是在特定的黄河水、沙条件及海域水动力诸要素共同作用下形成的。研究黄河河口水、沙条件及其海域诸水文要素变化过程,是认识三角洲演变的重要依据。而三角洲上各条流路的演变和泥沙淤积分布又是黄河特定的水沙条件、海域动力条件、地貌特征等综合作用的结果。     

珠江口伶仃洋航道的回淤分析

通过实测资料的统计分析，结合珠江口伶仃洋的动力地貌条件，对该航道的泥沙回淤特征进行了多方面的论证，得出回淤主要发生在航道开挖段北部，洪季淤积占全年2／3以及航道增深后回淤并未成比例增加等研究结果，指出了该航道进一步开发的前景。     

1959～2013年长江河口南槽动力地貌演变过程

南槽作为长江口入海四口之一,是长江水沙输运向海的主要通道。在长江入海水沙急剧变化和长江口大型涉水工程的影响下,南槽的动力地貌过程成为当前长江河口研究的重点内容之一。分析和揭示近50年来南槽的动力地貌变化过程对理解长江河口响应人类活动和自然驱动作用的变化具有重要意义。基于此,本文通过1959~2013年长时间序列的南槽地形资料,研究长江入海水沙变化及南槽落潮分流分沙比影响下的南槽动力地貌演变过程。结果表明,南槽在1989年江亚南沙并滩前后呈现两种不同的地貌演化阶段:江亚南沙并滩前,南槽普遍发生淤积,两侧浅滩不断淤涨,河槽总体呈缩小态势,河槽拦门沙呈现"双峰"状态;江亚南沙并滩后,南槽呈现出"上段冲蚀加深、中段微冲、下段河槽束窄、两侧浅滩淤积"的状态,拦门沙向"单峰"发展。此外,周边涉水工程的实施对近期南槽地貌的冲淤演变过程有较大的影响。     

江苏岸外辐射沙脊群东沙稳定性研究

东沙是江苏岸外辐射沙脊群中的第二大沙洲,具有独特的地形地貌和水动力条件,对它进行稳定性研究为揭示整个辐射沙洲及其邻近岸滩的动态演变都非常有益。通过利用多年遥感卫片资料、1998年取得的现场水文泥沙观测资料和东沙滩面表层沉积物资料等,对东沙的地形地貌特征、沉积特征和东沙两侧潮汐通道的水流泥沙特征等进行了详细分析。研究结果表明,东沙的沙脊偏于西侧,西侧滩面较窄、高程较高且岸线较为顺直,东侧滩面较宽、高程较低且岸线较为破碎;西洋和陈家坞槽均处于冲刷状态,净输沙的主要方向为输向槽外或输向条子泥;东沙近三十年来面积有所缩小且有外围向中央收缩的趋势,尤其以向东、向南方向的迁移最为明显。     

珠江河口湾伶仃洋淤积的初步研究

本文主要讨论了珠江河口湾伶仃洋的淤积发展、泥沙来源以及淤积速率的问题,根据分析,可得到如下初步认识:(1)从整体上和长时段的角度考虑,伶仃洋属于以径流作用为主的潮汐河口;(2)伶仃洋淤积的泥沙主要来自陆上径流;(3)伶仃洋淤积主要是西部浅滩的淤积,预计今后将以向东南方凸出的圆弧状形式向海淤进;(4)基于伶仃洋淤积发展与一般径流型三角洲发展模式的相似性,应用计算水库淤积的Lapshenkov公式,对伶仃洋淤积的终极年限作了初步估算,假定上下边界的水沙条件及水域边界条件基本不变的情况下,求得伶仃洋淤识的终极年限为490年.应用此公式的计算精度,随着复测地形资料的积累,尚可进一步提高.