三门湾近期水动力特性观测研究

利用2013年夏季包括大、中、小潮的三门湾大范围、同步水文观测资料,系统分析了三门湾近期潮动力的时空变化特征.结果表明,三门湾属于强潮海湾,湾顶处的各项潮汐特征值均大于湾口处.潮汐属于正规半日潮性质,潮波在向湾顶传播过程中浅水分潮增强明显.涨、落潮流历时相当,涨、落潮平均流速大小也比较接近,整体上优势流保持在45%~58%之间,涨落潮动力相对平衡.涨、落潮流矢表现出明显的往复流运动形式,整体涨落潮流向顺应三门湾的平面形态,主流向与湾内等深线基本平行.底摩擦对潮流的垂向结构作用明显,流速在垂向方向存在着明显的差异,大致成对数型结构分布,即表层或次表层流速最大,越靠下层流速越小,底层流速最小.各个测站之间,底层流速相对集中,越靠上层各测站之间流速大小差异越大,表层和次表层各站点之间流速大小差异最大.流速梯度极大值出现在急流附近,流速梯度的极小值出现在憩流附近.海床底部的粗糙度对流速梯度有着较大的影响.     

渤海湾连片开发对湾内水沙通量的影响研究

渤海湾内海岸的连续开发导致岸线 、海床发生较大变化, 同时影响着湾内的水沙通量。根据不同时期的遥感影像、 实测地形和水文泥沙资料, 统计分析了渤海湾岸线 、面积和海床冲淤变化, 构建了渤海潮流泥沙数学模型, 模拟了 1984 年、 2006 年和 2015 年三个时期的水沙分布, 探究了海岸连续开发对水沙分布和通量引起的累积效应。结果表明： 渤海湾岸线和 海湾面积变化主要发生于 2005 年后, 与 1984 年相比, 2020 年的岸线长度增长超过 185%,海湾面积减少近 19%;曹妃甸港 区南侧海域冲刷基本在 2 m 等深线以内, 而近岸和港池水域基本呈现淤积状态, 淤积幅度在 2 m 以内; 海湾的连续开发利用 使得湾内分潮波振幅增大 、传播速度减缓, 近岸海域的余流变化较为明显,南部较北部海域更甚;西北湾顶 0.2 kg/m3 悬沙 分布区域不断缩小, 西南近岸 0. 15 kg/m3 悬沙分布区域向中部海域推进; 悬沙通量变化与潮流通量并不完全一致, 呈外海增 加、近岸整体降低的变化特征, 湾内向外海输移泥沙的能力减弱。     

围垦对舟山群岛海域潮流结构及潮能分布影响研究

舟山群岛海域潮能丰富,近年来大面积的围垦工程影响了邻近海域的潮流结构与潮能分布特征。基于FVCOM(finite volume coastal ocean model)三维水动力数值模型,选取1984年、2010年、2019年三个代表年份,探讨围垦工程影响下舟山群岛海域潮流结构与潮能分布的时空变化状况。结果显示:1984年至2010年间围垦面积相对不大,且较为分散,主要改变外海进入杭州湾各通道的潮能分配,对能量耗散的影响较小。2010年至2019年间的围垦工程缩窄了潮汐通道,流速增大使得螺头水道及邻近水道的潮能增加,近底流速增大与较强湍流涡旋的产生,使得围垦工程周边海域能量耗散更为集中。     

广西钦州湾围垦工程对茅尾海潮汐动力参数的影响

北部湾茅尾海是中国南方重要的经济开发区,兴建有滨海新城和多个港口码头,近年来围垦开发严重。本研究通过建立二维水动力数值模型系统,分析重要潮汐动力参数,对比研究1985年与2020年间钦州湾围垦和港口建设对当地水动力环境的影响。结果表明：经过围填海和港口工程之后,茅尾海的潮差变化较小,略微增加了0.05 m左右;全日分潮K1、O1及半日分潮M2、S2是影响钦州湾潮汐动力较大的驱动力,围垦后在茅尾海内海地区都略微增加了0.02~0.03 m,其中K1、O1是影响茅尾海的关键潮汐动力参数,敏感性测试分析表明三墩公路建设、钦州港海岸围垦和核电厂导堤建设对茅尾海潮差增加贡献率大致占60%、20%和10%;同时,围垦对束窄钦州湾航道具有一定的优化效应,围垦后钦州湾外湾三条水道峰值通量都明显增加,形成航道束水攻沙效果,对通航和维护主航道稳定性具有一定优势。因此,仅从潮汐动力参数变化角度分析,目前的围垦和港口工程迎合了当地河势特征,对潮汐动力场扰动较小,具有优化局部水动力场环境和提升通航安全性作用。     

基于遥感影像的浙江省三门湾近40年海岸线及海岸带时空变化分析

根据1985、1995、2005、2013和2020年的Landsat卫星图像,采用人机交互手段将三门湾海岸线分为基岩岸线、砂质岸线、淤泥质岸线、人工岸线和河口岸线。采用交互式监督分类将三门湾海岸带的土地利用分为水体、林地、裸地、建设用地和农业用地。研究结果表明：近40年三门湾人工岸线和基岩岸线变化最大,分别增加了80.3 km和减少了79.3 km;近40年三门湾海岸带面积累计增加了130 km2,建设用地和水体是围填海新增土地的主要利用类型,主要的土地转移形式为裸地向建设用地、农业用地的转变以及林地转为建设用地;近40年三门湾岸线分形维数由1.22减小至1.201,人工岸线比例和建设用地占比分别上升了13%和22.57%,总体上呈现向海推进、人工化加强的趋势。人类活动是造成三门湾岸线及海岸带变化的主要原因,随着对海岸带保护与合理利用的推进,三门湾海岸带开发利用格局正逐渐稳中向好。     

三门湾多个围垦工程的整体影响数学模型研究

海湾内的围垦工程对潮流及冲淤都将产生影响.以三门湾蛇蟠和下洋涂围垦工程为例,设计了3组试验对比的数值模拟计算方案,对比计算结果表明,预测三门湾内2个围垦工程对水动力环境产生的影响,当讨论单一围垦工程时,应把工程前的海湾状态设置为湾内没有任何其它工程,这样才能得出单个围垦工程对湾内环境的真实影响;当讨论2个围垦工程对水动力环境产生影响时,应进行2个围垦工程整体数学模拟计算,考虑2个围垦工程的叠加累积影响,并与海湾原始状态(即假定海湾在围垦前湾内没有任何其它围垦工程)进行比较,才能得出较为科学的预测结果.     

海岸线围垦对广西钦州湾地形演变的影响分析

广西钦州湾是中国南方重要河口型海湾,近期在高强度人类活动影响下,钦州湾水动力过程发生变化,对港口航运和岸线稳定性产生影响。文章基于1985年和2020年两期岸线和水下地形数据,采用水动力–沉积动力耦合的数值模型系统模拟了近35年工程建设和海岸围垦对钦州湾水动力和未来水下地形演变的影响。结果表明,围填海工程略微增加了龙门水道和外湾地区的潮汐场流速,有利于优化流路的空间分布格局;同时,围垦改变了潮汐不对称性分布,变化较大区域发生在茅尾海北部、龙门水道、外湾中部和三墩公路周边,对滩潮格局发育和局部冲淤态势产生影响;钦州湾中部龙门水道侵蚀略微增加,但变化范围更为集中,外湾地区变化幅度略微减少,变化趋势向东西两侧水道集中。总体而言,围垦工程导致钦州湾水下地形变化趋于稳定。钦州湾围垦工程对动力地貌稳定性产生重要影响,对维持港口航运和海岸带经济可持续性发展具有积极意义。     

围垦工程引起多年海岸冲淤演变的经验计算方法

提出了一个改进的经验公式,用以计算围垦工程引起的淤泥质海岸多年冲淤演变。该经验公式假定在年时间尺度上,地形变化与潮流场变化具有密切联系。引入了一个冲刷折减系数,将传统公式的适用范围从淤积计算拓展到可以同时计算冲刷和淤积。建立了冲淤率年际变化与水深变化之间的关系式,可节省计算时间。将改进公式应用于江苏沿海小庙洪水道,较好地复演了边滩围垦工程影响下周边地形在3年时间内的演变,表明所改进的公式具有一定的可靠性。     

滩涂围垦对东台海岸带景观格局影响研究

借助遥感和GIS技术,通过景观格局指数的计算,来分析围垦对东台海岸带景观格局的影响。研究发现,1995-2006年间,围垦区海岸带景观破碎化程度减弱,斑块形状的多样性和复杂性程度降低,景观格局态势朝单一化方向发展,景观异质性在整体上有减弱的趋势。然而,在空间上景观格局的变化又有异于整体。主要表现为:农业区破碎化程度减弱,斑块形状简单化,景观格局朝均衡化分布;笆斗区破碎化程度加剧,斑块形状复杂化,优势斑块碱篷被耕地替代;三仓区破碎化程度加剧,斑块形状趋于复杂,由滩地、碱篷为主的景观格局演变成滩地、耕地、碱篷比重势均的格局。总之,围垦区内自然景观的破碎度增强,各斑块类型的形状日渐复杂,景观空间结构趋于复杂化。     

长江口南汇咀岸滩围垦工程潮流数值模拟研究

南汇咀岸滩地处长江河口最大浑浊带,是长江河口淤涨速度最快的岸滩,是上海市规划围垦的重点区域。目前上海在南汇咀岸滩上已实施了围垦工程,围垦工程改变了长江口南汇岸线,也改变了南汇咀的水动力条件。为了解围垦工程实施后的水动力条件的变化,本文利用Delft3D-flow建立了长江口-杭州湾垂向平均的二维水动力模型,在对现场实测资料验证良好的基础上,对南汇咀海域围垦工程前后的潮流场进行了数值模拟,就围垦工程对周边海域的影响进行了分析研究。同时,对比南汇咀围垦前后的海图,采用GIS方法分析地形变化,利用地形变化来进一步验证海域的水动力变化。结果表明:工程后,杭州湾北岸流速增强,地形冲刷加剧;南汇东滩流速减弱,地形淤涨。     

The impact of coastal reclamation on tidal and storm surge level in Sanmen Bay,China

In recent years,fast economic development demands for more land use and thus many reclamation projects are initiated around the Sanmen Bay,Zhejiang,SE China in the East China Sea,for which tidal and storm surge levels are reassessed.A two-dimensional numerical model based on an advanced circulation model(ADCIRC)was applied to evaluate the impact of reclamation projects on tidal and storm surge levels in the bay.The results show that the shoreline relocation and topographic change had opposite effects on tidal heights.Shoreline relocation decreased the tidal amplitude,while siltation caused topographic change and increased the amplitude.Such variations of the amplitude were significant in the top areas of Sanmen Bay.Three types of typhoon paths were selected for a case study to investigate the impacts of shoreline relocation and topographic change on storm surge level.Results show that the maximum increase in storm surge level due to shoreline relocation was less than 0.06 m.The rise of peak surge level due to the change of topography was significant and the peak surge level rose when siltation increased.The maximum surge level rise occurred in the path of northwest landing typhoons,which exceeded 0.24 m at the top of the bay.The rise in peak surge level can potentially lead to severe damages and losses in Sanmen Bay and more attention needs to be paid to this problem of shoreline change in the future.     

围（填）海工程对厦门湾潮流动力累积影响的初步研究

利用2007年厦门湾岸线和地形,对数学模型的参数进行验证,在验证结果达到规范要求的基础上,对厦门湾5个典型历史时期岸线和地形下的潮流场进行模拟计算,并根据数值模拟结果分析不同期间围（填）海工程对厦门湾潮流动力的累积影响.到2009年,通过嵩鼓断面和厦鼓断面的潮量分别减少了54.9%和24.5%,而通过同安湾湾口断面的潮量减少了23.7%.围（填）海工程对厦门湾湾内流速大小的影响比较明显,厦门西海域和同安湾海域的主要航道及湾口流速变化尤为明显.嵩鼓水道流速减少了40%以上,厦鼓水道流速减少了20%以上.结果表明：由于诸多围（填）海工程建设,致使海域面积大量缩小,进而引起了厦门湾纳潮量显著减少,潮流动力条件明显降低.     

遥感在海岸岸滩稳定性分析中的应用

利用多时相航卫片图像信息和现场观测资料相结合的研究方法,通过对三门湾自然环境、水动力条件、泥沙运动等因素分析,研究海岸岸滩形态及演变过程,指出该地区的岸滩稳定性现状和影响因素.提出利用航卫片技术有空间分布和环境动态分析方面的优势,结合常规水文地形资料进行海岸岸滩稳定性综合分析的新思路.     

浙江省三门湾北部潮滩互花米草遥感研究

浙江省三门湾地区潮滩互花米草扩散迅速,已成为潮滩主要植被类型,挤占滩涂生态空间,降低海湾纳潮量,引起滩涂淤长和水交换能力下降,互花米草入侵和扩散问题引起当地生态环境和海洋管理部门高度关注。本文利用Landsat和Sentinel-2系列卫星遥感数据,结合无人机摄影测量,对三门湾北部潮滩近20年来互花米草分布和变化进行分析,结果表明,近20年间三门湾北部潮滩互花米草快速扩张,面积由2000年的21.8 km²增加到2017年高峰值为38.6 km²,年扩展面积近1 km²,主要分布在宁海县的一市港、双盘涂、三山涂和象山县的蟹钳港等湾顶潮滩区。2017年后,部分互花米草生长的上部潮滩被改造为海水养殖池,总体上互花米草面积有所下降,到2020年4月份统计的互花米草面积为34.9 km²,但潮滩下部米草扩增趋势仍然持续。扩增主要为沿潮沟两侧及先斑块后连续的特征。高程、人类活动引起的水动力环境改变是互花米草面积变化的主要因素。     

三门湾海岸带第四系地下水资源

利用三门湾海岸带最近施工完成的水文地质孔、工程地质孔和地下水碳（¹⁴C）测年以及前人的分析研究资料,对三门湾海岸带第四系分布、第四系承压含水层富水性和咸淡水资源分布、承压水年龄和可更新能力进行了深入研究。三门湾海岸带蛇盘滩涂围垦区第一承压含水层（组）富水性较好,绝大部分地区为淡水;宁海县长街镇区域承压水淡水资源总体呈“人”字型分布,北部的大湖−车岙港区域淡水主要分布在第一承压含水层（组）中,在大湖−下洋涂区域淡水主要分布在第二承压含水层（组）中。三门湾海岸带第四系承压水年龄普遍较老。蛇盘滩涂围垦区第一承压含水层地下水年龄为21 642～22 012 cal a BP,未受到后期海侵作用影响;长街下洋涂滩涂围垦区第二承压含水层地下水的年龄为35 052～45 439 cal a BP,部分地段受到后期海侵影响。在目前未开采利用条件下,承压水补给条件差、水资源更新性差。对于拟作为应急供水水源地靶区,应加强地下水资源管理。     

三门湾的悬沙分布和输移特性

本文根据实测资料,通过悬沙浓度ρ、流速v和水深H的对应分析,得出了三门湾的悬沙浓度分布遵循着ρ∝f(v~2/H)的规律;同时发现湾外海域有着良好的将悬沙输移入湾的动力条件,是三门湾悬沙来源的主要场所;经全潮单宽净输沙量计算表明:进出海域的悬沙净输移量不大,全湾的悬沙输移具有深槽输向边滩、南进北出的趋势,与口外海域的泥沙存在着活跃的交换。通过摩阻流速计算得到三门湾变化的总趋势是:深槽略受冲刷,滩涂缓慢淤涨,入湾通道处于动态平衡中。     

渤海湾大规模围填海导致的岸线变化及潮流场响应分析

本文以21世纪初渤海湾大规模的围填海工程为背景,对2000-2015年典型年份的卫星遥感影像资料进行了岸线提取,并分析了其时空演变规律.以此为基础,建立了不同岸线及地形条件下的渤海湾水动力数值模型,计算结果与塘沽、黄骅港和东风港三个潮位观测站的实测数据吻合良好.模拟结果显示:渤海湾大规模围填海工程的建设使得三个主要工程...