模型变率对潮流波浪作用下局部冲刷深度的影响

根据窦国仁波浪潮流共同作用下的全沙模型相似理论,设计5个变率分别为2．5、4、6、8．33和12．8的长江口深水航道北槽概化物理模型,进行潮流和潮流波浪共同作用下的丁坝坝头清水和浑水冲刷试验,研究不同动力条件和不同工程布置下变率对冲刷坑发展过程及冲刷深度的影响,给出了变态模型与正态模型冲刷坑稳定冲刷深度的关系式。     

港珠澳大桥青州航道桥桥墩基础冲刷试验研究

桥墩基础冲刷是桥梁毁坏的重要因素,是桥梁基础设计的关键指标之一。目前国内外对于桥墩基础在复杂动力条件下冲刷深度的研究常采用物理模型试验方法,利用正态系列模型方法,在波流水槽中研究了水流、潮流和波流共同作用下青州航道桥索塔基础周围流态变化和局部冲刷特征。研究结果表明,桥墩最大冲刷深度和冲淤范围与水流流速、桥墩轴线与水流夹角和波浪等因素有关;在潮流最大流速和恒定流流速一致情况下,桥墩局部冲刷深度达到平衡后,将会达到与恒定流基本一致的最大冲深;波流共同作用下的最大冲刷深度比恒定流增加10%左右。设计桥墩形状在100年一遇水流和波浪共同作用下桥墩基础局部最大冲刷深度为13.7 m。     

山东海阳海上风电场桩基冲刷计算与选址

针对海上风电桩基受波浪、海流长期冲刷而造成的局部冲刷问题。本文选取海阳海上风电场为研究区,基于实测表层沉积物、长期气象、波浪和潮流数据,通过利用桩基局部冲刷经验公式计算了海阳海上风电场区桩基在不同动力条件、布设方案和环境条件下的冲刷特征,进而分析了桩基选址的考虑因素。结果表明,风电场区为局部弱冲刷区域,在1年一遇波浪情况3个常波浪方向2 m和6 m桩墩直径的条件下,场区桩墩冲刷深度最大值2.23 m,冲刷深度范围0.62～2.25 m。桩柱直径也与冲刷深度呈正相关特征,风机直径为8 m时对区域冲淤环境影响较小。此外,由于风电场区波浪对于海床具有显著影响,应采用考虑风、浪、流较全面的公式计算桩基的冲刷深度,同时在桩墩的布设位置选择时应综合考虑布设区域海床稳定性、风能大小、桩柱的直径、海床土层稳定性等特征要素。     

波浪作用下桶形基础冲刷特性试验研究

在设计结构和考虑有效的海洋工程基础的冲刷防护工程时,了解和预测海洋结构周围的冲刷发展机理是非常重要的。通过波流水槽研究规则波作用下桶形基础的冲刷特性,试验主要考虑波高与结构尺寸对桶形基础周围局部冲刷的影响,并分析波浪冲刷过程中模型周围的时程地形、波浪作用后的冲刷坑性状、冲刷影响要素以及不同结构间的冲刷差异。结果表明:桶形基础的冲刷过程是震荡加深发展,最大冲刷深度与冲刷宽度随波高增大而增加,随上部结构直径增大而增加,最大冲刷深度位置随波高与结构尺寸变化而变化;不同结构间的冲刷坑形态与冲刷后的地形不同,最大冲刷深度相差可高达4倍;桶形基础结构直径比范围为0.2～0.5时,结构自身具有防冲刷能力。     

黄海西朝鲜湾波浪潮流共同作用下二维潮流泥沙数值模拟与砂矿成矿分析

黄海西朝鲜湾是潮流流速特别高、潮流沙脊群发育明显的特殊水动力沉积区，具有砂矿成矿的有利条件。为了分析其成矿特征，论文采用波浪潮流共同作用下的潮流泥沙数值模型，计算模拟了各级波浪潮流作用下的海底冲淤状态和总输沙量，并按形成年代、主要分选控制因素分析了砂矿的成因及漂沙分选方式。结果表明，本区砂矿属于波浪潮流控制型现代滨海区砂矿，其成矿方式为潮流与波浪掀沙、潮流输沙、风暴浪混沙。研究海域类似一个巨型砂矿分选机，分选强度有利于成矿的区域大多为0～20m水深海域，矿层可延续到风爆浪的最大冲刷深度。     

石臼港码头引桥桥墩周围的局部冲刷及分析

本文根据石臼港煤码头引桥桥墩周围的局部冲刷的三次实测资料,研究了波浪与潮流共同作用下孤立建筑物周围的局部冲刷问题,发现一种在波浪与潮流同向的下游形成二个深度基本相同、位置明显对称的冲刷坑的新的冲刷形态。     

二维动床数学模型在某地铁隧道冲刷深度研究中的应用

河床冲淤是河床在垂直方向上演变的一种形式,它对于河道行洪排涝、涉水工程安全、航道运行乃至自然景观都会产生一定的影响,研究河道冲淤变化具有重要现实和理论意义。本文以宁波市地铁2号线下穿姚江工程为例,应用二维潮流泥沙数学模型与经验公式计算相结合的方法,对在遭遇不同洪潮组合条件下地铁线位处河床的最大冲刷深度进行了研究,为地铁工程的设计提供重要参考依据。研究结果表明,洪水频率越小,工程线位附近河段的最大冲刷深度愈大,冲刷发展呈先加快后减慢的态势。     

西朝鲜湾二维潮流泥沙数值模拟与砂矿成矿分析

黄海西朝鲜湾是潮流流速特别高、潮流沙脊群明显发育的水动力沉积环境区,具有有利的砂矿成矿条件。为了分析其成矿特征,我们采用波浪潮流共同作用下潮流泥沙数值模拟的计算方法,模拟各级波浪下潮流、海底冲淤状态和全输沙量过程,由此分析按形成时代和主要分选控制因素划定的砂矿成因型和漂沙分选方式。本区砂矿属于潮流波浪控制的现代滨海砂矿,砂矿由潮流波浪掀沙、潮流输沙、风暴浪混沙进行平面及垂直分选形成,研究区类似一个巨型砂矿分选机,分选强度有利于砂矿成矿的地区大多为0～20m海域,矿层延伸到风暴浪最大冲刷范围之外。     

河口海岸凸体冲刷坑最大深度及形态

河口海岸山体凸体的冲刷坑最大深度及其形态,可以近似看作是在潮流作用下非溢流丁坝的坝头冲刷坑。已有丁坝坝头冲刷坑最大深度的计算公式未考虑往复潮流及含沙水流的作用,首次提出考虑悬沙含沙量的影响,同时对其冲刷坑形态提出了计算方法,经过对6个浙江省河口、海岸和海湾内凸体形成的冲刷坑最大深度及形态的验证,结果计算与实测值十分吻合。应用本文公式定量地解释了丁坝长度减少、含沙量年内变化和其他各因素变化对冲刷坑最大深度、形态等变化的定量影响。     

波浪作用下大尺径圆柱周围局部冲刷

通过系列模型试验，对波浪作用下墩柱周围局部冲刷地形及其形成机理进行了分析，认为最大冲刷深度发生在墩柱前方，与防波堤前冲淤形态类似，分为细沙型和粗沙型。在对各影响因子分析基础上，提出墩柱周围最大冲刷深度计算公式，试验资料表明，该公式与试验值有着良好的一致性。     

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。     

杭州湾北岸金山咀—龙泉港岸段近岸滩槽冲淤演变分析

以杭州湾北岸金山咀—龙泉港岸段边滩及海床为研究区域,利用1989—2014年实测及海图资料分析岸滩断面地形变化和岸段冲淤变化。结果表明:在该研究时段,岸段存在长期稳定的冲刷深槽;近岸海床的冲淤表现出“波动性”,5 m等深线(2014年)以浅区以淤积为主,5 m等深线以深冲淤更迭,1989年以来总体呈现冲刷态势。长江入海泥沙量变化为该岸段发生侵蚀/淤积的影响因子之一,台风大浪及海床侵蚀/淤积波的移动导致海床冲淤复杂化。     

三亚湾海岸动力演变的数值模拟研究

近年来,海岸侵蚀呈现不断加剧的趋势,给沿海地区经济社会的发展造成了极大危害。关于三亚湾海岸侵蚀过程及其动力学研究多停留在定性或半定量阶段。从海岸动力地貌学角度出发,基于沉积物迁移理论,利用数值模拟方法,定量研究了三亚湾海岸在波浪和潮流作用下的动力演变过程。计算结果重现了海水波浪的传播形态及动态特征:涨潮时,波高极值相对较大,水位随之升高,波动现象明显,波动形态复杂;落潮时,波高极值相对减小,水位也随之降低,海面相对较平静,波形态在离岸区域较单一,仅在近岸区域相对多样化。同时,数值模拟结果也很好地显示了三亚湾岸线附近的沉积或侵蚀过程特征:三亚湾西段海洋动力条件较强,沉积或侵蚀现象明显,沉积/侵蚀能力由三亚湾西段逐渐向东段减小。此外,以海洋动力学机制为基础,定量模拟了三亚湾海岸侵蚀与演变物理过程,为该地区海岸开发利用、海岸环境保护提供科学依据。     

渤海湾曹妃甸深槽海区地形地貌特征及控制因素

通过研究浅层地震剖面、侧扫声纳和水深地形等数据资料,得出,曹妃甸沙岛的岬角地貌引起深槽海域局部潮流流速增大,甸头前沿深槽区以冲刷为主,最大水深达42 m,刷新了渤海湾最大水深记录,深槽部位的侵蚀量最大,深槽南坡冲刷幅度大于北坡,工程建设后期深槽区侵蚀冲刷程度有变小变缓趋势。早期深槽的形成是由于浅部断层受深部构造影响发生阶梯状错断沉陷,海底地层形成古凹槽,但深槽海底地层沉陷速率略大于沉积速率,使得深槽海域长期保持了渤海湾最大的水深环境。初步得出在历史时期曹妃甸深槽经过2万a以上长期存在,深槽的走向经历了南北向-北东向-北西向的转化过程。认为地质构造、古滦河三角洲演变、海洋水动力作用和人类活动等内外营力作用共同控制了曹妃甸海区地貌体系的发育与演化。达到了研究渤海湾曹妃甸深槽海区地形地貌控制因素和深槽的地质演化的目的,为曹妃甸港的规划、运营期维护和未来发展提供科学依据具有重要意义。     

近50a来福建海坛海峡动力地貌演变过程

福建海坛海峡是闽江和浙闽沿岸流南下物质向兴化湾及福建中南部沿海输运的重要通道。本文运用GIS手段对海坛海峡近50a来的地形资料进行了分析研究, 研究结果表明: 1964—1975年, 闽江流域性洪水导致海坛海峡表现为较强的淤积; 1975—1990年受闽江上游水土保持和大量水库建设的影响, 海峡经历了较强的冲刷过程, 此后冲刷速率逐渐降低, 以轻微冲刷为主; 2007年以后由于大规模人工采砂影响, 海坛海峡北部出现大范围侵蚀。2007年以前, 闽江来沙量是海坛海峡地貌演变的主要控制因素, 其流域洪水、采砂和水库修建等都对海峡内的地貌演变产生直接影响; 而2007年以后, 海峡内大范围的人为采砂活动和围填海工程逐渐成为影响其地貌演变的主要因素。     

海口湾人工填海前后冲淤演变数值模拟

为了解近年的人工填海工程主要包括南海明珠项目、葫芦岛、秀英港扩建工程等人工填海工程对海口湾冲淤变化的影响,基于FVCOM海洋数值模型,对研究区人工填海前后潮流场、波浪场及冲淤变化进行了数值模拟。人工填海后,综合各条件下的冲淤情况,海口湾受潮流和波浪共同作用大部分区域处于淤积状态,年淤积量预测值为0.1~1.0m;白沙角等局部区域处于侵蚀状态,年冲刷量预测值为0.1~0.3m;受海口湾人工填海工程的影响,秀英港航道的水动力条件减弱,对通航条件改善有利,需加强航道的水深监测和定时的清淤工作;在南海明珠人工岛南侧波影区泥沙堆积会形成向海的舌状的突出体,其两侧海岸形成侵蚀后退带,需人工补沙等措施以保证岸线稳定。     

烟台夹河口近40年来环境变化的地貌响应

采用遥感解译和地貌调查相结合的方法对由于上游水利工程建设使夹河入海流量和泥沙量大幅度减少所引起的地貌响应进行了分析。结果表明，20世纪70年代以前，河口区以堆积状态为主，河口、海滩属建造期；70～90年代，河口区地貌基本保持；中淤平衡，但湿地大面积缩小；90年代以后，河口区逐渐进入侵蚀状态，河口湿地趋于消失，沙嘴不断后退，海滩地貌也随之发生一定的变化。     

海湾围填海适宜性评估与示范研究

基于环境经济学和统计学的基础理论和评估方法,确定了船舶工业用海、港口用海、旅游娱乐用海、其它工业用海等重点用海行业,构建了适用于我国海湾的围填海适宜性评价体系,具体包括海岸、动力、冲淤、生物和水质等5个方面适宜性条件指标;在此基础上,测算确定了我国海湾围填海的区位适宜性参数和资源环境适宜性参数;最后,以海州湾北侧为例进...     

黄河废弃三角洲海底冲淤演变规律研究

1976年黄河改道清水沟流路后，钓口流路三角洲叶瓣废弃，由于大量陆源沉积物供应的断绝，原来形成的快速堆积地形变得极不稳定，水下三角洲岸坡受到海洋动力快速冲蚀作用。根据长期水深资料的对比研究，波浪侵蚀使水下岸坡整体变缓以适应新的沉积动力环境，正逐渐形成新的冲淤平衡剖面。对整个研究区的水深资料进行叠加，总结其海底冲淤演变规律。采用20660、20656、20652和20648剖面上的散点（整数水深点）水深变化，结果表明废弃三角洲海底由浅水区向深水区冲淤组合呈带状分布，且越向深水区周期性越明显。     

莱州湾东部潮上带土地利用对海岸蚀退的影响

基于二维浅水方程、波作用守恒方程和对流扩散方程, 建立了波浪-潮流-泥沙耦合数值模型, 分析了最近20 年来莱州湾东部潮上带土地利用对海岸蚀退的影响。结果显示, 潮上带土地利用改变 了风暴潮时的水动力边界条件, 显著增大了岸线附近的水流流速。随着潮上带养殖设施覆盖比例的 提高, 从平面分布看, 岸线附近侵蚀显著加重, 侵蚀条带平行岸线并向下游延伸、向海侧拓展; 从剖 面分布看, 岸线两侧侵蚀深度显著增大、范围明显扩展, 水下岸坡的闭合水深加大, 闭合点外移; 从 动力条件变化看, 岸线附近水流流速最大。分析表明, 最近20 年来大规模的潮上带土地利用是莱州 湾东部海岸蚀退的重要影响因素。