抛泥扩散淤积计算模式初步研究

本模式将抛泥扩散淤积分三步进行:(1)流场采用平面二维欧拉场;(2)用有限个质点代表"污水团",采用拉格郎日法计算质点漂移;(3)用恰当的泥沙公式模拟每个质点泥沙落淤。以此三种模式的组合描述抛泥扩散淤积状况。本模式可以给出"污水团"扩散漂移过程,模拟泥沙淤积范围和淤积厚度。通过对长江口北槽拟选倾倒区抛泥淤积模拟计算,结果与示踪沙现场试验状况基本吻合,说明本方法对抛泥淤积计算是一种值得深入研究的可行方法。     

甬江建闸前后冲淤特性的初步数值模拟

本文建立了纵向一维和垂向二维两种泥沙运动数值模式,以模拟甬江建闸前后泥沙冲淤规律。模式成功地进行了三汊点(即宁波三江口)水力、盐度、泥沙要素的计算。应用一维模式计算,对甬江建闸前后泥沙冲淤特性及动力机理作了探讨分析;垂向二维的计算结果,说明了泥沙的垂向效应及其对冲淤的影响程度。模式结果也反映建闸后涨潮流阶段泥沙过饱和淤积状态加强,落潮流阶段泥沙次饱和冲刷状态减弱,此是造成甬江大量淤积的主要原因。     

泉州湾泥沙运移与冲淤变化

运用"粒径趋势分析"方法研究泉州湾泥沙净输运趋势,借助210Pb测年法测定湾内北水道的沉积速率,并通过海图对比计算海湾冲淤变化.结果表明,泉州湾总体处于淤积之中,但湾内冲淤分布不平衡:北水道淤积程度重,其中上游是湾内的现代沉积中心;南水道是泥沙输运出湾的主通道,局部略微侵蚀.湾内涨、落潮流路的平面分异和地形条件的制约是北水道淤积的主要原因,强劲的落潮流以及径流是南水道成为泥沙输运主通道的主要动力条件.     

伶仃洋表层沉积物特征及其泥沙运移趋势

根据伶仃洋表层沉积物的粒度分析资料,探讨表层沉积物的特征,并在此基础上应用Gao-Collins粒径趋势分析方法(GSTA模型)分析了伶仃洋表层沉积物的泥沙净输运趋势。结果表明,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广泛。受径流、潮流、波浪和陆架水入侵等多种动力作用,伶仃洋表层沉积物颗粒在北面最粗,南面次之,中间最细,东面略粗,西面略细;分选由中部向东、西两岸逐渐变好,但总体分选差;不同级配的泥沙分布和沉积特征存在差异。伶仃洋泥沙运移规律较复杂,泥沙呈现出向西南输运的总趋势;内伶仃洋四周泥沙受各种力作用,呈现出顺时针方向的环流运移,中心区域为最大浑浊带,泥沙以垂直落淤为主。淇澳岛以南至澳门半岛以东海域受粉砂和黏土向西扩散影响,泥沙向西运移。大屿海峡及外伶仃岛附近海域为高盐水入侵通道,泥沙向西北运移。     

沉积物矿物特性对淤泥来源定量计算的探讨

在河口地区判别泥沙来自于哪一沙源,对于岸线规划和航道整治显得尤为重要。而在这一水域中,由于入汇的河流众多,这些河流所挟带的泥沙在径流,潮流、波浪等因素的作用下,各河流泥沙淤积范围和淤积数量难以确定。本文根据各流域来沙中各重矿物含量不同的原理,采用均方差最小的方法,推导了计算各河流在任一水域中泥沙沉积的比例,并以伶仃洋交椅沙附近水域的沉积泥沙中的各种重矿物含量、进入伶仃洋诸河流水流所挟带泥沙中的各重矿物含量为例,说明这一水域中各河流挟沙的比例。这一计算与目前已有的定性分析结论相一致。     

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。     

莱州湾海域水文特征及冲淤变化分析

研究了莱州湾海域水文、泥沙特征及沉积状况,分析了莱州湾海域不同等深线的冲淤变化。结果表明,莱州湾海域具有显著的大陆性气候特征,潮汐类型属于不正规混合半日潮,海岸泥沙主要来源于支脉河的径流和涨潮流携带来的海相泥沙;0 m等深线1991—1993年是向海淤进,其余年段均为蚀退,蚀退速率与黄河口来沙量和口门入海位置有一定关系;两个断面上不同等深线的淤进(淤积)和蚀退(侵蚀)交替进行,0~2 m等深线总体为蚀退(侵蚀);大于2 m等深线总体为淤进(淤积);两个断面上坡度2~5 m等深线之间最陡,随着水深加大,坡度逐渐变缓,不同年份趋势基本一致。     

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。     

港湾深槽骤淤的条件探讨

深槽骤淤指深槽底部在特定条件下产生的快速淤积,通常以浮泥形式出现.综合分析杭州湾、三门湾和象山港的地形地貌、水文泥沙及深槽固定剖面风暴前后或大、小潮期间的地形变化得出港湾深槽产生骤淤的基本条件:(1)有丰富的细颗粒物质的供应源;(2)迅速衰减的动力条件;(3)存在明显的负地形.三个条件必须同时得到满足,深槽才能产生骤淤.杭州湾泥沙来源丰富,终年悬沙浓度高,东试挖槽附近受长江冲淡水次级锋面和钱塘江冲淡水锋面影响较大,因此在一个大小潮周期内水动力条件减弱时挖槽处可产生骤淤.三门湾泥沙来源较丰富,正常天气的年份内潮滩处于缓慢淤积状态,而深槽处于冲淤基本平衡状态,但在风暴等灾害性天气下发生强烈的滩、槽泥沙交换,若风暴后处于中小潮汛期则深槽发生骤淤.象山港由于环境隐蔽,水清沙少,沿岸潮滩狭窄,缺少骤淤的物源,即使风暴作用后鹰龙山深槽也没有产生骤淤.     

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。     

瓯江口外潮汐通道区滩槽冲淤演变分析及其调整机制的探讨

基于瓯江口外潮汐通道区的历史水深地形资料,利用地理信息系统技术,建立不同年份的数字高程模型(DEM),利用DEM进行数字化冲淤定量计算,分析特征地貌冲淤演变过程,并结合水文泥沙条件,对其演变和调整机制进行了初步探讨。结果表明:(1)1933—2005年的72 a间,瓯江口外潮汐通道区底床总体表现为微量冲刷,平均冲刷厚度为27 cm,冲刷速率为0.375 cm/a。(2)特征地貌单元经历了较大幅度的冲淤演变和形态调整,深槽处于较稳定的冲刷拓展过程;温州浅滩持续淤积,近年来人类活动的影响加快其淤积;中沙浅滩和重山沙嘴受冲刷移动最终合二为一。(3)在自然的潮流动力作用下,浅滩与深槽之间进行泥沙交换运移,是研究区滩槽冲淤演变的主要调整机制。     

珠江口伶仃洋海区的潮流数值模拟

利用二维非线性潮波微分方程组,用有限差分法计算了伶仃洋枯水期的半日、全日和混合潮,同时,还考虑了径流和比降.在半日潮的计算中,通过考虑或不考虑径流、比降来分析二者对伶仃洋流场的影响.计算结果表明,伶仃洋的余流主要受径流控制,比降也起着不可忽视的作用.本文的计算结果与实测资料符合良好.     

黄河1964—1976年刁口流路泥沙冲淤及其分布特点

本文研究了刁口流路行水期间,河道演变全过程的泥沙冲淤变化,叠合沙体的发展演变,计算了各阶段不同深度范围的淤积量,从而总结了泥沙淤积分布的特点,提出了新的资料和认识.     

莱州湾东部外航道回淤预测及影响因素

为探讨外航道回淤特征,采用二维波浪潮流泥沙数学模型,模拟研究了莱州湾东部航道回淤情况并探讨了其影响因素,以期对航道泥沙输运研究提供借鉴。研究表明,正常天气下,水流跨越航道,流速减小、挟沙能力下降导致的悬沙落淤是航道淤积的主要原因,但淤积量有限。大风浪是造成航道淤积的主要动力因素,其淤积泥沙主要来源于海底侵蚀来沙,河流来沙和沿岸输沙对航道淤积的贡献不大。从水深地形、泥沙来源、底质类型、水文动力条件等方面分析,航道发生骤淤的可能性较小。     

淤泥质海岸保滩促淤计算及预报

文章首先论述了促淤工程在沙质海岸和淤泥质海岸的不同淤积形态,然后根据淤泥质海岸细颗粒泥沙的悬移、沉降特性,提出了淤泥质海岸促淤工程的淤积计算方法。这一方法不仅在定性上可以解释很多自然现象,而且在定量上也得到了实际工程的初步检验,本方法对淤泥质海岸的海涂围垦和保滩促淤工程设施具有实际意义。     

对于南澳过海大桥桥址利弊分析

本文从过海大桥对海浪挟带泥沙运移落淤影响的原理,分析南澳桥堤选址将是发育成为陆地的基础,将会改变海岸线格局和对沿海海港区的布局,产生不可逆转的影响。由于南澳过海大桥处于韩江东溪出海口附近,对东溪洪水径流所挟带的泥沙淤积导向产生重大影响,提出了在南澳长(山湾)——夙(屿)——湾(头镇)建桥的新方案。     

填海工程建设前后丹东港海域泥沙冲淤变化特征与成因分析

利用近年来水深地形数据和2010年全潮水文观测资料分析了丹东港海域在填海工程建设前后的冲淤变化特征,并阐述了冲淤变化的成因,以对该类型海域海洋工程的选址和海洋环境保护等提供科学依据。研究结果表明,研究区海底在工程建设前除靠近大东作业区的岬角处冲刷较大外,其他海域整体冲淤厚度小于0.2 m/a。工程建设后海底冲淤格局发生重新分布,主要表现在工程南侧普遍冲刷和东侧航道内及西南侧海域的淤积。利用刘家驹公式计算了工程建设前后的航道回淤强度,计算结果表明:工程后A点年均淤积厚度减小了0.09 m,B、C点年均淤积厚度分别增加了0.02、0.19 m。Mike21数值模拟结果显示,工程建设改变了原来的流场,造成研究区冲刷悬浮的泥沙在潮流的作用下重新搬运与沉积,同时波浪场也因工程的影响下蚀海底的能力增强。     

GIS支持下的长江口拦门沙泥沙冲淤定量计算

依据1842～1997年10幅不同年代的长江口海图资料,利用地理信息系统和数字化仪进行处理,建立不同时期的长江口水下数字高程模型,以此作为基础资料,实现了从横剖面、深泓线纵剖面、平面变化等不同角度对长江口拦门沙地区滩槽演变、岸线侵蚀、沙岛形成与变迁等进行研究.通过计算河槽容积,实现了对不同时段泥沙冲淤量的计算.结果表明,155a来拦门沙总的趋势是不断淤积,但不同时期淤积速度大不一样,个别时期甚至会发生一定程度的冲刷,这主要与动力条件的波动有关.1842～1997年,共淤积泥沙38.10亿t,平均每年淤积0.246亿t,约占长江来沙的5%,年均淤厚为1.1cm泥沙淤积部位主要在九段沙、横沙及横沙东滩、崇明东滩三处.发生冲刷的范围较小,仅占总面积的21.4%,主要在北槽,北港上段和南槽局部也有轻微的冲刷发生.     

三维多组分泥沙数值模型在胶州湾的应用

基于环境流体动力学模型(Environmental Fluid Dynamics Computer Code EFDC)水动力和泥沙模块,把底床泥沙分为1个黏性组分和4个非黏性组分,建立起一个多组分泥沙三维胶州湾数学模型。模型很好地反演了胶州湾三维水动力场和悬沙浓度场。结果表明,在潮流作用下,胶州湾水体中悬沙浓度较小,以黏性组分(0.063mm)为主。悬浮起来的黏性组分泥沙随着潮流的涨落,在湾内外作长距离往复运动。可悬浮的非黏性泥沙(0.063～0.25mm)基本上集中在湾外水体底层,表现为局部悬移,就近落淤。胶州湾总体上冲淤变化幅度较小。内湾以冲刷为主,局部淤积;外湾基本上呈淤积状态;湾外冲淤形式较为复杂。     

舟山群岛海域波浪对泥沙冲淤过程的影响

本文基于SWEM(Shallow Water Equation Model)三维水沙盐模式,考虑潮汐、径流、风场和波浪影响,在长江口与杭州湾及其邻近海域建立了一个高分辨的三维水沙盐模型。分析了一般天气条件下,舟山群岛海域在潮汐、径流、风场、波浪共同作用下的地形冲淤与悬沙含量分布特征,并对比分析了一般天气条件下与台风天气条件下波浪对泥沙冲淤过程的影响。一般天气条件下,舟山群岛海域东西向水道为冲刷特征,舟山群岛东侧海域以及舟山群岛内部南北向水道为淤积特征。舟山群岛海域暖半年冲刷增强,冷半年淤积增强。海域悬沙含量由西北向东南迅速降低,群岛“虑沙”效果明显。悬沙含量3月份最大,8月份最小。波浪对舟山群岛海域泥沙冲淤过程的总体影响在秋冬季较强,春夏季较弱。一般天气条件下与台风天气条件下,波浪对研究海域泥沙冲淤过程影响显著的区域均为朱家尖东侧海域,且波浪的影响特征均表现为促进淤积和增加悬沙含量。一般天气条件下波浪引起最大淤积约占总淤积量的10%。台风天气条件下波浪引起的淤积量约是同时段一般天气条件下的6倍。