潮汐河口支流建闸闸下淤积研究

潮汐河口建闸的关键问题是闸下淤积。在潮汐河口支流口门上建闸,其闸下淤积面貌主要取决于干流主槽的位置,这与在潮汐河口干流上建闸的闸下淤积问题有着本质上的差异。以钱塘江河口支流曹娥江口门建闸为例,应用河床演变分析、动床实体模型和现场冲淤试验预测了曹娥江大闸闸下淤积面貌和淤积速率,为曹娥江大闸的建设提供了科学依据。     

河口闸下淤积和清淤措施研究综述

淤泥质河口建闸后需要解决泥沙淤积的问题,它制约着河口的综合利用。本文就我国淤泥质河口挡潮闸引起的闸下淤积和清淤措施研究成果进行了综述。首先归纳了我国主要建闸河口闸下淤积类型.多数学者根据潮波变形理论和不平衡输沙理论对闸下淤积的力学机理和控制因素进行分析,解释和预测河口闸下淤积的基本特征和发展趋势。提出不同类型的建闸河口防淤减淤措施。最后指出目前研究中的不足和以后应进一步加强研究的问题。     

海河流域主要河口闸下通道风暴潮增水研究

建立东海-黄海-渤海大范围风暴潮二维数学模型,对9216台风风暴潮过程进行模拟,分析渤海湾造陆工程前后风暴潮增水对海河流域主要河口(海河口、永定新河口和独流减河口)闸下区域最高潮位的影响,并探讨有效降低河口闸下通道内风暴潮潮位的开发方式。研究表明:渤海湾围填海工程实施后,闸下通道内维持自然地形时,通道内最高潮位高于工程前;闸下通道实施地形开挖后,通道内最高潮位依然高于工程前,但较自然地形条件下抬高幅值有所减小。闸下通道结合开发建设港池航道等工程实施地形开挖,使得通道内水深增加,可降低通道内风暴潮增水幅度。     

中小型建闸河口的闸下水体悬沙输运过程: 以新洋港河口为例

河口建闸使河口区沉积动力条件发生剧烈改变,常产生航道淤浅、泄洪不畅的危害。以新洋港河口为例,于2012 年8 月18-24 日在对新洋港闸下河口进行全潮锚系观测,分析水位、流速及悬沙浓度时空变化和悬沙输运特征。结果表明, 建闸河口区为不规则半日潮,大潮期间涨潮历时短、潮流强,落潮历时长、流速相对较小;潮周期内沉积物发生强烈的再悬 浮和沉降作用,再悬浮通量数量级可达到10-3 kg m-2s-1;小潮期间流速、悬沙浓度和再悬浮通量均小于大潮期间的数值。大 潮期间的强涨潮流导致水体不但能够产生强烈再悬浮,同时还将高浓度悬沙水体向上游输送、抵达闸下区域,这是造成建闸 河口水道淤积的主要原因。在上游开闸初期和后期,存在较强的盐度垂向梯度,水体层化特征显著;但当上游淡水量较大 时,流速迅速增强、再悬浮较为显著,水流可将高悬沙水体向外海输送,对河口水深的维持有利。     

贴体正交曲线坐标系下水流泥沙数学模型的构建与应用

为了研究深圳河河口福田保税区围垦填土占用部分河道对深圳河治理工程防洪能力和河床冲淤变化的影响情况，建立了贴体正交曲线坐标系下的平面二维的深圳河河道-河口-海湾整体水域的水流泥沙数学模型，模型中采用双步全隐有限差分法离散求解水流运动方程，悬沙不平衡输运方程采用三阶QUIKEST格式离散后用交错方向法求解。在经实测水文资料验证的基础上，应用数学模型计算了8种洪峰流量和河口高潮位组合4种围垦填土的挖除方案下深圳河沿程水位和河床冲淤变化，讨论了深圳河治理工程防洪能力降低的程度和近河口段洲滩冲刷以及所造成香港一侧红树林的破坏情况，提出了优化挖除方案。     

整治工程影响下分汊河口水动力变化研究

本文针对分汊河口一侧河道整治工程对工程汊及非工程汊水动力的影响问题,采用数学模型试验方法,建立了潮汐分汊河口概化数学模型,计算了整治工程(双导堤与丁坝)前后水动力变化,分析了主要分潮M2、M4的潮位、流速沿程变化规律以及工程后丁坝局部流速流向特征,讨论了潮波的变形及不对称性。结果显示,整治工程导致工程汊分流比减小,工程区域内流速增加,工程区外流速减小,非工程汊整体流速增加。工程汊的潮流变形及不对称性均较工程前有所增强,导致外海泥沙盐水通过航槽向上游上溯的距离更长,坝田区内流速明显小于航槽流速,并呈明显的旋转流态势,导致坝田淤积。     

潮汐影响下的海岸带地下河口水交换及其生物地球化学效应

海岸带地下河口中的生物地球化学过程是一种重要的陆海相互作用驱动力,对于海洋中的物质收支至关重要。以青岛金沙滩为典型研究区域,借助电阻率成像、同位素示踪等技术手段对潮汐影响下的地下河口的生物地球化学特征进行刻画,发现地下水体的电阻率、盐度、pH、镭氡同位素及营养盐含量等各种理化参数的周日变化均表现出明显的潮汐规律,但较同步潮汐信号滞后2~4 h。研究结果表明,在涨落潮过程中,海水在地下河口发生倒灌排放,并显著地改变了含水层的生物地球化学背景场。     

四叉树网格下的椭圆型缓坡方程数值模型研究

波浪是近岸海域关键的水动力因素之一。考虑到近岸地形复杂、波浪演化显著的特点,建立了四叉树网格体系下的椭圆型缓坡方程数值模型,采用有限体积法对模型进行数值离散,应用GPBiCG(m, n)算法求解离散后的控制方程。模型中根据波浪波长布局计算网格,生成多层次四叉树网格,对复杂计算域有较好的适应性,并且在离散和方程求解中无需引入形函数、不产生复杂的交叉项,节约了存储空间和计算时间。将模型成功应用于物理模型实验及Acapulco海湾的波浪场数值模拟,结果表明该模型能够准确、高效地模拟近岸波浪场,可为近岸波浪场的模拟提供一定的理论和技术支持。     

考虑植物影响的波浪和波生流迭加条件下水动力特性数值模拟研究

海岸湿地是近海地区重要的生态系统,由于潮流、波浪尤其是非连续水流与植被的相互作用,导致该海域的水动力环境复杂多变。本文发展了一个深度平均二维波流耦合数学模型,模拟湿地海域波浪和波生沿岸流的运动特性。水动力模型中植物拖曳力作为源项放入动量方程中,在波浪作用量平衡方程增加波能耗散项用于解释水生植物对波浪产生的阻力作用。在动态耦合模型中,波浪模型为潮流模型提供波浪辐射应力、波高、波浪周期等数据信息,潮流模型为波浪模型提供计算的水位和流速,可以达到双向动态耦合。本文发展的波流耦合模型通过三个实验室试验数据加以验证,计算结果和实验数据吻合较好,在波浪、波生流和植物迭加条件下,所建模型能够有效地模拟波浪、沿岸流等不同现象。     

潮汐河口水沙资料整编原则探讨

本文分析了潮汐河口水沙资料的习用整编方法的合理性,指明其可能产生的误差与错误。提出了潮汐河口垂线平均流速与含沙量,单宽涨、落潮量与输沙量的统一整编原则及几个有关问题的处理方法,最后还提出了由实测流、沙资料估算断面涨、落潮量与输沙量的简易实用方法,并对其进行了初步的论证。     

长江河口潮波时空特征再分析

长江河口的潮波传播受到近岸及河口浅水地形及长江径流的显著影响,表现出很强的时空变化特征。已有相关研究主要关注徐六泾以下的河口段,还缺少对河口系统的潮波特征分析。本文基于大通、南京、徐六泾和牛皮礁4站的年内连续潮位资料,分析了主要天文分潮和浅水分潮的振幅沿程变化、季节变化特征和规律,认识到洪季大径流对江阴以上的近口段潮汐衰减作用显著大于枯季,而河口段的平均潮差有一定的半年周期变化,年内秋季最大。口内高频浅水分潮振幅在河口下段最大,且洪季大于枯季,低频浅水分潮则在河口上游振幅最大,由此反应径流对潮汐改造的非线性作用。这些认识可为水道航运及相关河口研究提供基础认识。最后本文也指出关于长江河口潮汐特征尚需进一步研究的若干问题,以期下一步工作取得相应进展。     

江苏淤泥质海岸入海河道闸下淤积研究

通过建立ARIMA模型,分析了江苏淤泥质海岸四条入海河道(射阳河、新洋港、斗龙港和黄沙港)建闸后闸下河道的冲淤演变过程,预测闸下河道淤积量的变化情况。结果表明,射阳河闸下淤积量将会持续增加,到2010年预计量可达2.47×107m3,淤积量为四条河中最大;黄沙港和斗龙港有波动上升的趋势,但无射阳河明显,淤积量有小幅度增加;新洋港变化不大,已达到冲淤平衡的状态。     

Hydrodynamic characteristics and sediment transport of a tidal river under influence of wading engineering groups

By taking the Yong River for example in this paper, based on the multiple measured data during 1957 to 2009, the change process of runoff, tide feature, tidal wave, tidal influx and sediment transport are analyzed. Then a mathematical model is used to reveal the influence mechanism on hydrodynamic characteristics and sediment transport of the wading engineering groups such as a tide gate, a breakwater, reservoirs, bridges and wharves, which were built in different periods. The results showed the hydrodynamic characteristics and sediment transport of the Yong River changed obviously due to the wading engineering groups. The tide gate induced deformation of the tidal wave, obvious reduction of the tidal influx and weakness of the tidal dynamic, decrease of the sediment yield of flood and ebb tide and channel deposition. The breakwater blocked estuarine entrances, resulting in the change of the tidal current and the reduction of the tidal influx in the estuarine area. The large-scale reservoirs gradually made the decrease of the Yong River runoff. The bridge and wharf groups took up cross-section areas, the cumulative affection of which caused the increase of tidal level in the tidal river.     

感潮河段船闸下引航道水沙运动及泥沙淤积

通过建立一维非恒定水流泥沙数学模型,对规则断面引航道中的水流泥沙运动规律及淤积特性进行了数值模拟计算,并对影响感潮河段船闸下泥沙淤积的各种因素(如干支流水位差、开通闸水头差、主流潮差等)进行了深入分析和研究。研究结果可为有关工程设计及运行管理提供参考。     

长江河口潮波特征的年内变化分析

对于径流变化明显的大型河口,其入射潮波受到径流季节性变化的显著影响。以往多关注洪枯季的特征对比,对年内变化过程的讨论还不充分。本文以长江河口潮波为例,基于潮区界以下多站位年内连续的实测逐时潮位资料,分析了潮差及其衰减速率、涨落潮历时等参数的时空变化特征,认识到长江河口潮波沿程特征除洪枯季差异外,还存在显著的逐月变化差异,重点关注镇江到江阴的过渡段,认识到三江营到魏村闸段在低径流月份的平均潮差衰减速率远低于其相邻上下段,仅为其三分之一。涨潮历时从河口段向近口段的递减存在拐点,到了江阴附近后,不再线性减小。并从典型径流量、沿程差异、河宽束窄等角度分析原因。     

废黄河口海域潮流动力与悬沙输运特征

根据2006年废黄河口海域的悬沙、流速、流向的观测资料,应用短期资料的潮流准调和分析方法,对连续海流资料进行了分析,并结合悬沙资料,对悬沙质量浓度与潮流之间的动力关系进行了探讨.研究结果表明:该海域潮流属于正规半日潮流,潮流以往复流为主,离岸越远,旋转性越强;涨潮流流向以SSE为主,落潮流流向以NNW为主.悬沙质量浓度...     

长江口深水航道三维泥沙数值模型相关问题探讨

基于近年来长江口三维水沙盐数值模型及水沙运动机理的研究进展,系统梳理了在长江口实际应用中面临的若干理论和技术难题,其中包括长江口物质输运模拟计算格式的守恒性和稳定性、河口区域河床切应力的准确计算、拦门沙区域近底高浓度泥沙形成机理及数值模型模拟、长江口近底高浓度泥沙横向入槽模式等问题,通过对于上述问题的梳理和总结,表明在长江口这类巨型河口进行三维水沙盐数值模型和水沙机理研究的复杂性,并针对此类区域的模型技术研发和水沙运动理论研究,提出了有科学意义和研究价值的方向和思路。     

一个潮流不对称计算方法及其在北仑河口的应用

河口近岸海域潮流不对称对于物质输运、地形地貌变化有重要作用,因此研究河口近岸海域潮流不对称具有重要的意义。从统计学角度出发推导了一种潮流不对称的计算方法,并将该方法应用于全日潮类型的北仑河口。研究认为:从三阶原点矩出发推导的计算方法能够合理的量化潮流不对称;潮流不对称的方向由分潮的相对相位决定,不同分潮对潮流不对称的影响大小由其相对振幅和相对相位共同决定;在正规全日潮海区,三阶原点矩即可满足对潮流不对称的计算。北仑河口潮流表现为落潮流速占主导,潮流不对称空间上表现为口门强于外海,浅滩强于深槽。     

基于Delft 3D模型的感潮河口示踪模拟

为研究感潮河口的水力特征及溶质扩散规律,通过布放仪器监测水文参数,分析研究区的水力特征;采用荧光染色剂罗丹明B作为示踪剂开展现场示踪实验,研究示踪剂的扩散规律;基于Delft 3D模型的水动力模块与示踪模块相耦合,对研究区的动力场和示踪结果进行模拟,获取了小清河口的水平湍流扩散系数。结果表明:调查期间(非汛期)小清河口的水力条件主要受潮汐控制,潮汐对河口下游的作用更明显。由于河流径流量较小,在潮汐作用下,示踪剂从小清河口向海传输的速度较慢,导致示踪剂在河口长时间滞留。相关性分析(R²)和均方根误差(RMSE)结果表明示踪剂迁移模拟结果的可靠性高。基于本研究得到小清河口的水平湍流扩散系数(D_ξ,η)为6t^0.12m²/s。本研究可为小清河口以及同类河口中水平湍流扩散系数的估值提供参考,对于评价污染物在同类河口中的传输行为具有指导意义。