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。     

闽江口悬浮泥沙动态分区的遥感分析

本文应用卫星遥感原理,结合丰富的地面资料,对闽江口悬浮泥沙动态分区进行研究,结果表明:闽江口悬浮泥沙动态可划分为4区:①悬沙输移区;②悬沙扩散冲淤区;③悬沙扩散沉降区;④悬沙漂移区。闽江口内、外拦门沙处于悬沙扩散冲淤区内,地形地貌背景、水动力条件和泥沙动态复杂多变。     

近百年来渤、黄、东海陆架冲淤作用强度数值研究

数值模拟了渤，黄，东海陆架区潮流动力场作用下9种无黏性单粒径泥沙的冲淤作用强度，计算所得渤，黄，东海陆架近百年来的冲淤分布与实测底质类型的分布多数海区相一致，这表明渤，黄，东海陆架的潮流动力场在该区泥沙输运与淤积中起着主导作用，是该区近百年来冲淤作用强度分布格局的主要控制因素。     

石岛海域潮流通道及岬湾的泥沙动力机制研究

石岛海域潮流通道的动力条件强劲,潮流通道向岸一侧的黑泥湾敞开性高,波浪作用明显,水道、岬湾底质类型包含砾石、砂、粉砂、淤泥各种类型,因而泥沙运动具有特殊性。基于FVCOM的泥沙模块,采用拟合希尔兹曲线改良模型的泥沙起动条件,同时采用多组分泥沙百分含量分布来反映不同地区的底质类型,研究黑泥湾海域夏季泥沙运动规律。模型参数采用2010年沉积物粒度分析资料率定,潮汐、潮流、波浪、悬沙模型采用2006年观测资料及遥感图验证,冲淤模型采用1980—2006年测深资料进行趋势比对。结果显示,黑泥湾整体呈弱侵蚀状态,潮流通道西侧出现N—S向带状侵蚀区,半月潮周期内最大冲刷深度3.5mm。潮流通道水动力条件强,但沉积物成分较粗,侵蚀较弱。镆铘岛东侧近岸海域冲淤变化复杂,冲刷或淤积趋势交替占据优势,半月潮周期内,潮差高于1.4m时潮流较强,冲刷为主导趋势,潮差下降后,非本地起动的泥沙逐渐在此淤积,淤积为主导趋势。     

闽江河口潮滩季节性冲淤变化格局及其控制机制

潮滩是潮汐作用下形成的细颗粒沉积物堆积体，在世界范围内分布广泛，在碳汇和海岸防护中发挥着十分重要的作用。随着河流输沙的减少，河口潮滩冲淤格局发生了变化，直接影响了潮滩功能发挥，亟需开展河口潮滩短周期的冲淤变化过程研究，为评估潮滩功能提供科学依据。根据在福建闽江口琅岐岛潮滩开展的不同季节沉积动力要素（水深、流速、波浪、悬沙浓度）和现场冲淤观测及表层沉积物的粒度分析结果，琅岐岛潮滩表层沉积物在夏季主要以粉砂和黏土组成的细颗粒沉积物为主，冬季则主要以砂和粉砂组成的粗颗粒沉积物为主；潮间带上部的互花米草盐沼总体以持续淤积为主，潮间带中部和下部表现出周期性的冲淤特征，总体以夏季淤积、冬季侵蚀为总特征，并且潮间带中部的冲淤变化幅度较潮间带下部大；冬季潮流流速、波浪作用及悬沙浓度均大于夏季，冬季潮周期内近底部悬沙以净向海输运为主，而夏季则以净向岸输运为主。综上所述，闽江口潮滩冲淤变化主要受动力过程控制，冬季波浪作用导致表层沉积物发生再悬浮，并被较强的潮流净向海输运，导致滩面发生侵蚀；夏季，波浪作用较弱，水体中的悬沙易发生沉降，较弱的潮流将泥沙净向岸输运，导致潮间带发生淤积。     

龙口近岸海域潮流作用下悬浮泥沙时空分布特征及输运机制

根据2015年1月与2017年5月两期大潮期27小时海流连续同步观测及悬浮泥沙资料,利用Morlet小波分析与单宽悬沙通量机制分解法,结合潮流场特征,分析了龙口湾海域悬浮泥沙的时空分布特征,研究了潮流作用下的悬沙输运机制。结果表明,平面上,悬沙浓度在龙口湾内较低,湾口、湾外海域的的悬沙浓度相对较高;垂向上,研究区整体表现为悬沙浓度由底层向表层递减。潮周期尺度上,悬浮泥沙浓度峰值较流速峰值存在0.5～2 h的时间滞后;悬浮泥沙浓度在时间上的变化以12～16 h尺度为主要周期。季节尺度上,1月悬沙浓度远远大于5月。研究区内单宽输沙通量为1.21～239.77 g·s-1·m-1,整体上悬沙通量呈现出湾口最高、湾外开阔海域其次、湾内最低的分布格局。平流输运项(T1+T2)在悬沙输移中占绝对优势,潮致余流在悬沙输运起主要作用。季节上,1月份单宽输沙通量远远高于5月份,整体呈现出夏季落淤储沙而冬季再悬浮输沙的季节性输运特征。湾外海域悬浮泥沙大致向SW、S向输运,屺坶岛以北海域沿W、SW向屺坶岛头输运,进入湾内后,悬浮泥沙的输运沿人工岛北侧和西侧分为两支。研究区内,在海流、地形等的综合作用下,整体表现为由渤海向莱州湾的净输沙趋势。     

基于ECOMSED模式的兴化湾三维潮流泥沙数值模拟研究

通过三维ECOMSED模式,对兴化湾内的泥沙变化规律进行了分析论证.模拟结果与实测值的对比分析表明,模拟结果较好,可以较准确地描述兴化湾的潮流泥沙特征.分析发现,兴化湾大部分海域的含沙量很低,兴化湾内普遍呈现冲淤稳定的状态,海区的冲淤变化量维持在1个较小的水平,淤积主要集中在近岸浅滩区域,近岸年淤积变化量普遍呈增大趋势.     

乳山湾泥沙运移趋势及蚀淤分析

采用单宽输沙、沿岸输沙、海图对比及钻孔分析等方法,研究了乳山湾内泥沙运移趋势及蚀淤量变化两方面问题,蚀淤分析将乳山湾划分为:东汊、西汊、潮流通道和口门4部分进行讨论。研究认为乳山湾以河流来沙为主,湾内泥沙主要被落潮流带出湾外,在口门附近沉降形成落潮流三角洲,湾外两侧岸段破波带泥沙主要向口门方向运移,而悬移质泥沙主要被涨潮流带向湾顶。淤积区域集中在东西两汊及口门附近,潮流通道以侵蚀为主,东汊淤积速率为0.4~13.2 cm/a,口门附近淤积速率为6~20 cm/a,潮流通道侵蚀速率在5.7~23 cm/a之间。     

胶州湾红岛码头疏浚物质输移扩散数值预测

利用有限元分步杂交法，首先对胶州湾海域潮流场进行了数值模拟，进而建立了胶州湾疏浚物悬浮泥沙的二维输运——扩散模型，并应用于胶州湾红岛拟建码头疏浚区的疏浚物输运扩散数值模拟预测，根据预测结果分析了红岛码头疏浚区施工期间悬浮泥沙对附近水环境的影响。     

福宁湾海域冬季大潮期悬浮泥沙输运特征

基于2014年12月在福宁湾附近海域8个站位的同步水文泥沙观测资料,分析了冬季大潮期悬浮泥沙分布以及输运通量的变化规律,并结合理查森数、水体混合所需的势能、潮动力引起的水体势能变化率的计算结果,初步探讨了水体的垂向混合对于悬浮泥沙垂向分布的影响,研究了悬浮泥沙的输运机制。结果表明,从湾内到湾外,温度、盐度总体上呈现递增的趋势;平面上各站位悬浮泥沙浓度由湾内向湾外递减;潮周期内悬浮泥沙浓度变化存在不对称性,总体来说,湾内及湾口处(1#站除外)涨潮阶段悬浮泥沙浓度高,湾外(4#站除外)落潮阶段悬浮泥沙浓度较高。从湾内向湾外,随着水深的增加潮周期内水体的垂向混合逐渐减弱,悬沙浓度的垂向差异逐渐增大。悬浮泥沙输运在湾内及湾口整体表现为向陆输运,在湾外为向海输运。在湾内及湾口处,各分层悬浮泥沙的输运方向大多向陆,且量值较高,而湾外的悬浮泥沙输运方向在垂向上存在差异。由于潮流不对称以及悬浮泥沙的滞后效应引起的潮泵项输运对总的悬浮泥沙通量起主要贡献。     

夏季黄河入海泥沙的数值模拟研究

掌握黄河入海泥沙输运、沉积的规律可以为渤海沿岸经济发展的规划及环境保护管理提供理论参考。本文基于FVCOM(Finite-Volume Community Ocean Model)建立了三维水动力、泥沙耦合数值模式,利用实测水位、海流和悬沙资料,对模式进行了检验,模拟结果与观测符合较好。利用该模式研究了2007年夏季丰水丰沙期黄河入海泥沙的输运过程,并对渤海悬沙空间分布特征进行数值模拟。模式较好地再现了夏季黄河口入海泥沙的空间分布特征及底部冲淤状况。结合黄河口附近的潮流和余流特征,对悬沙分布特征和底部冲淤结果进行了分析,结果表明:黄河入海泥沙随余流向南和东南方向输运到莱州湾,在莱州湾中部向外海扩散,很可能沿东北方向进入渤海中部。在这个输运过程中,莱州湾表现为入海泥沙向外海扩散的通道。     

石浦港下湾门水道的水沙运移特征

根据2003年9月5~10日的实测水文泥沙测验资料,对石浦港的主航道——下湾门水道各测站的潮流和悬沙特征进行分析研究。结果表明,研究海域潮流流况主要受地形影响,悬沙运移涨潮大于落潮,泥沙进入石浦港内。对下湾门水道的水沙运移特征进行分析,有助于了解石浦港内水沙运移和冲淤状况。     

应用遥感技术分析钦州湾悬沙的动态特征

依据美国陆地卫星（Landsat）所接收的MSS、TM资料，得到钦州湾海区表层悬沙分布的解译图，分析钦州湾及湾外海区水流流场特征，悬沙的分布及输移扩散特征，并就潮流、径流等水动力对湾内悬沙运动、滩槽冲淤的作用和影响进行了讨论。     

随机波浪作用下黑泥湾冲淤演变的数值模拟

近岸海域潮流、波浪动力条件复杂,单纯考虑潮流输沙对底床冲淤演变的影响可能存在较大的偏差.基于局地较长时期海浪场统计特征,将随机波浪因子引入底床冲淤演化模拟研究中,采用ECOMSED模式进行了不同波浪动力条件影响下黑泥湾海域冲淤演化的数值模拟,并与现场观测资料进行了比较,取得了较好的结果.结果表明,黑泥湾及附近海域存在较稳定的N-S向潮余流,这在整体上是本区泥沙输运的重要影响因素;湾内海域基本处于冲淤动态平衡,冲淤格局与其地形、海流流速和波浪场分布有关,楮岛周围与镆铘岛东面近岸海域以侵蚀为主,镆铘岛南部近岸以淤积为主;随机波浪要素的引入对冲淤演变模拟结果有较大的影响,引入波浪要素后的模拟的结果与海图更为接近.     

潮流作用下洋山港水域悬沙和底沙的交换

通过对泥沙起动流速、淤积流速和不淤流速的计算,划定了悬沙和底沙交换的各个时段,提出了冲刷悬沙浓度、淤积悬沙浓度和不淤悬沙浓度的概念及其计算方法;继而导出了潮流作用下悬沙和底沙在交换层面上单位面积的日交换量计算式,并用于洋山港水域的冲淤计算。结果表明:自然状况下洋山港水域北部年淤积量为37.5 kg/m2,淤高了1.77 cm/a,属微淤;中部年冲刷量为10.0 kg/m2左右,刷深不超过0.52 cm/a,可认为冲淤平衡;南部年冲刷量为55.5 kg/m2,刷深了2.60 cm/a,属微冲。这一结果与该水域海床的自然冲淤状况相吻合。     

人类活动影响下的钦州湾近期滩槽冲淤演变特征

根据1980年代以来水下地形数据和遥感影像资料, 综合运用遥感与地理信息系统(geographic information system, GIS)、数值模拟等技术手段, 分析了钦州湾近期高强度人类活动影响下的滩槽平面变化和冲淤演变特征, 从动力地貌角度对演变原因进行了探讨。研究表明, 内湾茅尾海近期整体淤积, 2m等深线以浅的高滩淤积强度显著大于其他水域, 局部槽道由于人工采砂和潮流动力增强而出现冲刷。外湾整体以淤积为主, 但强度小于内湾, 滩和槽的冲淤特征差异显著, 西航道、中水道和边滩淤积, 中滩和东航道冲刷。高强度人类活动前后钦州湾涨、落潮量分别减少约4.59%和4.04%, 潮流动力减弱, 导致茅尾海不断淤积; 外湾中部岸线向海大幅推进, 使得中滩涨落潮流流势集中, 潮流速普遍增加0.1~0.2m·s ^-1, 是中滩大范围冲刷的主要原因; 东航道浚深后, 中槽涨落潮流向东航道产生归槽, 导致潮流动力减弱, 中槽萎缩。水平Kelvin数变化表明, 人类活动对外湾东航道和中水道的影响最大, 东航道稳定性增强, 中水道持续萎缩; 西航道受到影响较小, 稳定性基本保持不变。     

胶州湾沉积环境与潮汐汊道演化特征

研究了胶州湾沉积物输运格局，沉积速率和潮汐汊道演化特征，结果表明，胶州湾口门水道内的悬沙净输运是从湾内指向湾外，湾内水体悬沙浓度终年较低，胶州湾的泥沙来源较少，沉积速率较低。历史上的围垦活动虽造成了纳潮量的减少，但口门过水断面面积并未减小。胶州湾是一个地貌演化缓慢，口站过水断面面积小于均衡状态面积的汊道系统。今后，可应用沉积动力学等方法确定维持港口和航道资源所需的纳潮量，结合纳潮海湾的环境保护和生态建设，定量地确定胶州湾的围垦潜力。     

三门湾猫头深潭及附近海域底床冲淤演变及其动力机制

对1995年采自三门湾猫头深潭及附近海域的原状土样的沉积结构、沉积速率的计算及在历史海图地形对比、剖面重复水深测量等结果进行了分析,研究了该区底床的冲淤演变及其动力机制,结果表明:强劲的水动力条件维持了三门湾猫头深潭及附近海域底床冲淤的动态平衡,近百年来该区冲淤平衡且略有淤积,平均沉积速率为1～3cm/a。由于水体中的悬沙浓度和水动力条件存在季节性差异,使得底床存在冬、春季微淤,夏、秋季微冲的季节性循环。近30年来,围涂等频繁的人为活动使该区内湾纳潮面积和纳潮量分别减少了15%和22%,削弱了落潮优势流,造成深潭中心出现了较快的淤积,平均沉积速率超过10cm/a,且以风暴残留沉积为主。     

东碇倾倒区疏浚泥悬沙输移和海床冲淤数值模拟

采用区域海洋模型ROMS(Regional Ocean Modeling System)在东碇倾倒区建立三维水动力与泥沙输移数值模型,在水动力验证的基础上模拟预测了在冬、夏季节不同背景潮流和风场作用下的疏浚泥悬沙输移规律及海床沖淤变化。结果表明:在纯潮流作用下,悬沙扩散以抛泥点为中心,呈圆对称分布,且冬季泥沙输移扩散范围比夏季大;加入风场驱动后,悬沙扩散呈下风面拖拽的椭圆形,同时水体混合加强更有利于高浓度悬沙的扩散,但对悬沙输移的作用不明显;抛泥点位置从倾倒区中心变为西北角后,其作用主要体现在冬季较高浓度区面积的减小和由于局地水槽引导而形成的向北延伸的浓度舌;在海床冲淤方面,潮流和风场的作用主要是改变地形增量较大的面积,而更改抛泥点位置则会导致地形增量最大值出现较大的差异。     

基于遥感反演的莱州湾悬沙分布及其沉积动力分析

选用1986-2004年不同时期的LandsatTM/ETM+影像,利用2004年黄河口附近实测数据推导的表层悬浮泥沙浓度反演模型,结合水文气象资料、多年水深数据和极端天气数模结果,研究了莱州湾西南近岸海域表层悬浮泥沙分布特征,结果表明,受黄河丰枯水期的影响,莱州湾西南部海域悬浮泥沙高浓度区主要分布于黄河口附近海域和西南沿岸,其枯水期的覆盖范围一般大于丰水期的。受潮流高流速场控制,黄河口外悬沙浓度高值区与海底泥沙堆积区对应较好,泥沙主要来源于陆源输沙和泥沙再悬浮;在西南近岸浅海区悬沙浓度高值区主要形成于泥沙的再悬浮,在近岸出现轻微冲刷。风等其他海洋动力因素,一般情况下对悬浮泥沙扩散的程度和范围具有一定的影响作用,但悬沙受潮流场影响而形成的总体扩散趋势未发生改变;极端条件下,风暴潮流使莱州湾西南部近岸浅海区的悬浮泥沙浓度显著增加。