考虑淤堵效应的疏浚淤泥真空固结沉降计算

疏浚淤泥含水率高、强度极低,真空梯度作用下排水板周围会快速形成致密“土柱”,导致排水固结能力迅速下降,即出现淤堵现象。由疏浚淤泥真空固结室内模型试验获得了出水量变化情况和土体含水率、渗透系数的时空分布情况,确定了排水体周围淤堵区的形成时间与范围,提出了考虑时间效应与淤堵效应的真空度传递模式,同时考虑疏浚淤泥土体压缩和渗透的非线性,建立了考虑淤堵效应的固结分析模型,获得了相应的解析解,通过与已有数据和现场试验结果对比验证了该解答的有效性。利用该解析解,分析了真空度传递模式、淤堵系数λ和淤堵比c对沉降的影响。结果表明,淤堵效应明显减缓了沉降速率,也严重降低了疏浚淤泥的最终沉降量。     

河流过程的累积现象和随机模型

累积现象普遍存在于河流过程中,准确考虑前期水沙条件的累积影响对冲积河流河床演变规律的研究至关重要。为揭示累积现象的物理实质,本文对国内外多条典型冲积河流上枢纽修建后其上下游河道冲淤实测资料进行了分析。定义水沙条件变化为外部扰动,并假定其发生概率符合泊松分布及单个扰动引发的系统反馈强度随时间呈指数衰减。本文运用统计力学中的随机理论给出了冲积河流外部扰动诱发的内部反馈随时间的累积过程及其时空间演进的数学描述和理论模型,并将其应用于枢纽修建后其上下游河道形态时空调整过程的模拟。结果发现,从时间上看,断面垂向、横向及全河段的冲淤调整速率早期较快,之后迅速减缓,河床累积冲刷深度、河宽及河段累积淤积量随时间不断增大直至平衡,表现出典型的累积特性;从空间上看,坝下河段冲刷强度沿程非线性衰减直至消失,这种空间分布上的不平衡是外部扰动引发的系统反馈在空间传播的同时随时间衰减的综合结果,是河流过程累积特性的另一外在表现。模型应用结果表明,河道垂向、横向、纵向及全河段的时空冲淤调整过程均可用归一化公式来描述,计算值与实测值符合较好,相关系数R ²达0.92、0.93、0.76和0.95。本文模型同时考虑了河流过程的累积特性和系统反馈的空间传播特性,可为定量描述扰动后非平衡态河道的时空调整过程提供理论依据和新的计算方法。     

长江口南汇边滩冲淤变化规律与机制

根据1842—2004年海图资料分析发现,南汇边滩存在近百年尺度的强烈冲刷—淤积旋回。长江主泓走南港或北港是造成冲刷期"北滩、东滩淤积,南滩、过渡带冲刷"或淤积期冲淤态势反相的主要原因;冲刷期内风暴强度和频数明显多于淤积期,造成冲刷期滩面叠置记忆的是暴风浪成因的"高滩冲刷、低滩淤积"的冲淤态势,而淤积期保存的是弱风浪成因的"高滩淤积、低滩冲刷"叠置增强的剖面特征。尽管三角洲整体冲淤态势的转变主要受流域来沙量的控制,但不同岸段受河口河势分水分沙作用、潮流和波浪等共同作用,明显存在此冲彼淤、冲淤动态调整等特征。已有的入海泥沙含量阈值研究以点代面或以局部代整体,这是造成阈值估算偏高的主要原因。2003年三峡水库开始蓄水后平均年输沙量154 Mt/a已低于低阈值184 Mt/a,但三角洲尚未如预测那样发生由净淤积向净侵蚀的转变。已有的河口水文观察资料显示,水体含沙量也未发生明显下降,这可能是潮控型三角洲潮流对泥沙在河口的再分配起主导作用,并可能由此延长三角洲冲淤转变对入海泥沙量减少的滞后。今后需进一步加强潮控型河口复杂过程的综合研究,提高对泥沙含量阈值估算和应对可能面临的海岸侵蚀及其相关的环境地质灾害的能力。     

黄河水下三角洲北部区域海底地形冲淤变化研究

为了明确黄河水下三角洲北部区域海洋动力对海底地形变化的影响,采用2009年黄河水下三角洲北部区域高精度水深地形资料,与2004年水深地形资料进行对比分析。同时,利用2009年对表层沉积物的粒度分析,结合该区域的水文潮流特征,对该海区悬移质泥砂引起的冲淤变化进行了预测。研究结果表明该区域经过多年的冲淤调整正逐渐达到冲淤平衡,形成稳定的粉砂淤泥质海岸,但在大风大浪引起的恶劣海洋作用下,本区仍然经历着缓慢的冲刷过程。埕北海域在CB151平台附近形成一个冲刷中心,冲刷深度超过1 m;孤东海堤外侧海域,自陆地向等深线12 m区域均发生轻微冲刷作用,尤其是海堤根部,由于波浪的累加作用,冲刷最为明显,最大冲刷深度可达1.5 m以上。     

基于DEM的本影与落影判断研究

基于数字高程模型,研究在太阳光直射下本影和落影的判断方法.依据提出的方法,模拟得到了太白山区域在指定太阳高角度与方位角条件下的本影、落影与重叠阴影分布图,最后对地形阴影判断中几个需要注意的问题进行了探讨.     

杭州湾北岸岸滩冲淤演变浅析

收集了1976～2004年杭州湾北岸的多幅地形图,使用ARCGIS软件进行数字化处理,以这些资料为主要依据对杭州湾北岸岸滩冲淤的历史演变和近期演变特征及其影响因素进行了分析.结果表明:(1) 历史上杭州湾北冲南淤,其北岸经历了先侵蚀后淤涨的过程.(2) 由于圈淤围垦,近30年杭州湾北岸岸线全线外移.(3) 近30多年杭州湾北岸的冲淤演变:1997年前芦潮港至南奉边界岸滩基本处于淤积状态,1997年后基本处于冲刷状态;金山岸滩基本处于稳定状态;金山嘴-金山卫滩涂一直比较稳定;漕泾-金山嘴滩涂经历了一个冲刷-淤积-再冲刷的过程,但冲淤幅度不大;奉贤部分岸滩处于侵蚀状态,1997～2004年0 m等深线以上岸滩进入侵蚀状态,侵蚀带由东向西推进,同时也向岸北侵,使-5 m等深线以下滩坡侵蚀变成-5 m等深线以上滩坡侵蚀.杭州湾北岸岸滩冲淤受多种动力因子的影响,除受潮流和风浪等动力因子的作用外,南汇边滩和杭州湾北岸围垦工程的影响及长江来沙量的减少是造成杭州湾北岸岸滩冲刷的两个重要因素.     

淤泥质潮滩高程及冲淤变化遥感定量反演方法研究——以长江口崇明东滩为例

潮滩是淤泥质海岸最主要的地貌类型之一,淤泥质潮滩特征在很大程度上代表了所在海岸带的性质,查清其性质和分布对于合理开发潮滩资源和研究现代海岸带动态变化具有重要意义.本文以星载多源遥感技术为主要研究手段,结合常规调查资料和野外调查工作,以长江口崇明东滩为研究区,利用淤泥质潮滩水边线提取技术和潮位站实测水位高程进行潮滩地形反演,确定潮滩坡度及其淤积或侵蚀速度,为长江口潮滩资源合理开发利用和环境保护的长远规划提供重要的参考依据.     

威海湾岸滩整治工程冲淤趋势

应用ECOMSED数值模型模拟了威海湾岸滩整治工程引起的岸滩冲淤环境的改变,引用静态平衡岬湾海岸理论分析工程建成后岸线的稳定性,优化了原有方案,进而模拟优化方案建成后海域的冲淤趋势,结果表明,工程的建设改善了岸滩的冲淤环境,整治效果良好.     

双台子河口区悬沙分布和运移特征

利用海流与悬沙含量实测资料相结合的方法,对双台子河口悬沙运动进行分析。结果表明本区含沙量与波浪、潮流等水动力关系密切,双台子河悬浮泥沙中的细颗粒物质经落潮流搬运至较深水域的潮道和浅海进行沉积,泥沙入海沉积后,接受海洋水动力作用的改造,部分细颗粒物质在水动力作用下会再次起动、运移。悬浮泥沙中的细颗粒物质主要有两个来源：一是波浪、潮流输运而来的大辽河、大凌河等河流物质,二是波浪、潮流对周边海域沉积物质的搬运。1990--2002年研究区整体处于淤积状态,淤积物主要为粒径在2～4Φ的粗颗粒物质,这些物质主要来自于波浪、潮流对河口潮滩的侵蚀、冲刷。     

粉沙质海岸航道骤淤期悬移质挟沙力研究

悬移质挟沙力是粉沙质海岸航道骤淤预测的关键性参数,目前缺乏有效的研究成果。通过大尺度波浪水槽对缓坡下的粉沙质海岸骤淤期破波掀沙机理进行试验观测和研究,根据能量平衡原理,建立粉沙质海岸在崩破波作用下悬浮泥沙运动的能量平衡方程式。能量平衡方程式的要点在于波浪所提供的有效能量损耗中,除了传统的底摩擦损耗和悬浮泥沙所消耗的能量外,还应增加崩破波引起的能量损耗。在此基础上提出粉沙质海岸骤淤期悬移质挟沙力公式,并得到试验资料的初步验证。