山东荣成月湖潮汐汊道的时间-流速不对称特征

月湖是山东半岛东端的一个小型潮汐汊道.在月湖进行了潮位、潮汐观测及地形测量,运用两种方法从潮位记录推算出口门落潮主干道垂线平均流速和断面平均流速.发现除涨潮优势型和落潮优势型外,月湖还表现出另外两种时间-流速不对称,即涨潮历时大于落潮历时且涨潮流速大于落潮流速、涨潮历时小于落潮历时且涨潮流速小于落潮流速.月湖的时间-流速不对称特征与不规则潮汐、涨(落)潮的流速跟潮位的匹配关系、汊道口门的断面形态、口门特殊的水流结构及循环过程等因素有关.时间-流速不对称类型的研究,对于理解潮汐汊道系统的沉积动力行为及进行人工整治有一定意义.     

长江口新桥水道潮汐不对称性研究

涨潮槽是河口重要的地貌类型,其潮汐动力受地形摩擦、径流及风浪等因素影响而发生不对称现象,直接影响槽内的泥沙动力过程。本文基于实测数据与数值模型计算潮汐不对称偏度,研究长江口南支最大的涨潮槽——新桥水道的潮汐不对称性及其影响因素。结果表明：（1）受余流与各分潮的相互作用控制,新桥水道可分为三个区域,上段为涨潮优势区域,中段为涨落潮转换区域,下段是落潮优势区域。（2）新桥水道欧拉余流表现出明显的分段差异,上段指向陆而在中下段指向海并受到径流影响。斯托克斯余流则均指向陆并向陆增强。（3）新桥水道内中下段潮汐不对称受地形的影响较大,其中扁担沙的北移增强了新桥水道中段的涨潮优势特性,新的新桥通道的形成促进了新桥水道下段的落潮优势特性。     

丁字湾近岸海域潮汐、潮流和余流特征研究

利用丁字湾近岸海域2021年的最新观测资料,研究了潮汐、潮流和余流的基本特征和变化规律。得出如下结论：潮汐为正规半日潮,最大潮差405 cm,最小潮差69 cm,平均潮差248 cm,涨潮历时小于落潮历时。潮流为规则半日浅海潮流,最大涨潮流流速为67 cm/s,最大落潮流流速为72 cm/s。涨潮流历时小于落潮流历时。垂向来看,表层流速最大,中层次之,底层最小。海流的旋转谱分析的结果显示M₂分潮的谱峰值最高,运动形式为逆时针旋转流。余流,整体余流流速小于10 cm/s,表层余流最大,中层次之,底层最小。观测期间,长周期的风向和余流流向相反,因此风不是余流的控制因素。     

辽河口岸线变化对潮不对称影响的研究

受河口地形等因素的影响,潮汐潮流会出现涨落潮不对称现象,这种不对称对河口物质输运过程具有重要的影响.本研究采用流通量偏度和水位不对称度的统计方法研究辽河口岸线变化对潮波变形的影响.结果表明,辽河口潮汐潮流不对称性表现为涨潮主导型,岸线变化导致涨潮历时延长,落潮历时减小,不对称度缩减了0.007~0.071;岸线变化导致涨潮流速减小,落潮流速增大,流通量偏度缩减了0.000~0.248,岸线变化对潮流不对称的影响程度比对潮汐影响的程度大.     

河口地貌对潮汐不对称性影响的数值模拟研究

河口地貌形态对潮汐不对称性的产生和发展有着至关重要的作用。本文根据英国Humber河口数据建立了概化模型,研究了在同一纳潮量情况下,主槽断面形态、平面形态和河口收缩率对河口潮汐不对称性的影响。结果表明,较深的主槽能使相位差峰值出现较晚且峰值更大,从而影响局部区域的涨潮流强弱,主槽越浅,最大落潮流速越小,落潮所需历时越长,河口更倾向于涨潮主导,窄潮滩倾向于涨潮主导型,宽潮滩倾向于落潮主导型;平面形态沿程收缩且长度较长的河口涨潮主导型最强,此外,河口宽度沿程缩窄会加大主槽的余流流速,减小潮滩的余流流速;随着河口平面收缩率的增强,主槽的余流流速减小,潮滩余流流速增大,潮滩更倾向于涨潮主导。本文进一步丰富了河口地形地貌变化对潮汐不对称性影响的认识,可为河口区工程建设和管理维护提供科学依据。     

渤海湾潮致余流数值模拟研究

为了研究渤海湾潮致余流,运用Mike21模拟了渤海湾潮流场,揭示出潮波运动的规律,得到渤海湾的潮流场,在涨潮时最大流速为1.4m/s,落潮时最大流速为1.12m/s。根据欧拉余流的定义计算了潮致欧拉余流场,其最大流速为0.2m/s,中值为0.005m/s,在渤海湾北部区域和南部东营附近存在环状结构。在渤海湾不同位置释放自由粒子,通过粒子的运移路径发现渤海湾拉格朗日余流呈现双环结构。运用欧拉方法和拉格朗日方法分析渤海湾潮致余流场,阐明了渤海湾潮致余流的精细结构,可为渤海湾营养盐、沉积物或者污染物质的长期输送以及浮游生物、鱼卵等的迁移和分布规律等提供动力学基础。     

长江河口涨落潮不对称性动力成因分析

长江河口存在着涨落潮流速和历时的不对称现象.本应用长江河口三维数值模式,数值试验定量给出了不同径流量、潮汐和水深下南北支、南北港和南北槽涨潮落潮平均流速和历时,通过横断面涨潮落潮通量必须满足质量守恒观点从动力机制上给出了涨潮落潮流速和历时不对称的成因.     

长江口涨落潮槽水动力特性的同步观测及其输运机制研究

涨落潮槽是河口区的重要地貌单元。只有枯季涨潮槽才能表现出涨潮优势。使用ADCP和ENDECO在枯季对长江口典型涨落潮槽进行一个潮周期的同步水文观测。利用本次观测资料和收集以前洪季水动力结果,比较分析了长江口涨落潮槽一个完整洪枯季大小潮水动力特征和输运机制。结果表明：（1）长江河口涨潮槽的水动力极为复杂。不仅存在洪枯季节的水文特征变化,而且存在着洪季大小潮和枯季大小潮的变化;（2）只有枯季大潮表现出较为明显的涨潮优势。涨潮槽的单宽涨落潮量接近,而落潮槽的单宽涨潮量都小于单宽落潮量;（3）洪季大小潮涨潮槽的平均涨潮流速都大于落潮槽,平均落潮流速都小于落潮槽。枯季小潮的平均涨潮流速来说,涨潮槽大于落潮槽;而对于落潮流速来说,涨潮槽上部小于落潮槽,下部大于落潮槽;（4）涨潮槽的欧拉余流要小于落潮槽,涨潮动力减弱对涨潮槽的影响较为明显。     

乐清湾内外潮波变形及不对称性分析

海湾内外的潮波变形及其不对称性影响海湾内外动力输送和水体交换。利用乐清湾内外共9个测站连续潮位进行调和分析,得到该海湾内外各分潮变化规律,利用潮不对称性偏度计算方法确定湾内外潮汐不对称性时空变化特征,比较了主要分潮组合对潮汐不对称性的贡献度,通过数值研究探讨了湾内偏度比湾外偏度值更小的主要成因,分析了湾内外围垦工程对潮不对称偏度的影响。研究发现:乐清湾内潮汐不对称偏度值为负,表现为落潮占优,同期湾外洞头站偏度值为正,与邻近瓯江、飞云江河口的潮不对称偏度变大、表现涨潮占优的变化规律相反;湾外沿岸各站偏度由东北向西南逐渐增大,由落潮占优向涨潮占优变化;潮汐不对称性偏度呈周期性变化,分析确定M2-M4、M2-S2-MS4分潮组合对潮不对称贡献大,该海域潮汐不对称的强度主要由浅水分潮振幅控制,而相对相位则决定潮汐不对称的方向;数值研究探讨表明,湾内大范围的浅滩地形是其潮汐不对称落潮占优的主要原因,围垦将削弱湾内的落潮占优。     

地形变化下渤海湾M2分潮潮致余流的相应变化及其对污染物输运的影响

利用嵌套模式通过流速驱动对渤海湾的潮汐潮流进行了高分辨率数值模拟,分析了开边界条件的选取对渤海湾潮致余流模拟的影响。并用定点观测流速资料验证了在渤海湾流速作开边界条件驱动模式的模拟结果。近年来由于围海造田,使渤海湾海岸线向里推进,岸线变的更加平缓。在渤海湾新旧地形下,对渤海湾环流进行了模拟,分析了地形变化对渤海湾环流的影响。结果表明,渤海湾西北角的顺时针流环在新地形下消失,并表现为较强的逆时针流,湾口双环结构依然存在,但南部流环在新地形下由于受到西部强的逆时针流而变弱,流环半径减小。通过分析潮致Lagrange余流场和调查的污染物浓度分布特征发现,渤海湾的污染物分布特征与Lagrange余流有很强的相关性,Lagrange余流结构影响了污染物的分布特征,新旧地形下余流场的改变也导致了污染物浓度场分布特征上的变化。     

渤海潮流及湖余流的数值计算

渤海是我国重点保护水系之一。为了控制水域污染,制定废水排海标准,首要步骤须查明入海污染物质的扩散过程。在渤海,潮流是形成污染扩散的主要营力之一,为此首先计算渤海的潮流及潮余流场。近二十年来,随着电子计算机的迅速发展和计算技术的进步,潮汐动力学进入了数值研究的新阶段。这一新方向的特点,是以求解自然条件下长波方程的初值——边值问题为出发点,研究以往所不能解决的许多复杂现象。     

泉州湾内洛阳江口涨落潮流不对称性的数值研究

应用1个改进的含有动边界技术的河口海岸动力模型模拟了泉州湾洛阳江口的潮汐潮流.结果表明M2分潮在洛阳江口的主河道占据主导地位,但是随着潮波向浅滩的传播,其能量通过海底摩擦作用或非线性耗散作用逐渐转移至浅水潮,其中尤以M4分潮的增长最为显著.浅水分潮的增长又会引起天文分潮涨、落潮流的不对称性.进一步检验洛阳江口的潮流历时（月平均的涨、落潮流历时分别为6 h 1 min 30 s和6 h 19 min 58 s）和潮汐余流特征发现：该水域以涨潮流为主,由此产生的涨、落潮流的不对称可能有利于潮滩的进一步扩展.     

海南东寨港红树林港湾潮汐动力研究

在海南东寨港林市村附近红树林港湾潮汐动力测量的基础上，建立二维可移动边界有限元数值模型，研究红树林港湾浅水湖滩潮流场特征。实测与计算结果表明，潮沟区流速最大，具驻波特征，呈明显时间－速度不对称，东潮沟涨潮优势，百潮沟落潮优势，整个港湾水体呈顺时针循环。白滩与林地周期性淹没，白滩流速较湖沟略小。林地曼宁系数为白滩的１０倍，流速小于１０ｃｍ·ｓ（－１），约为相应潮沟流速的１／１０。林地如去掉林木，流速可增加３倍以上，流向也有变化。     

Tidal and residual circulations in coupled restricted and leaky lagoons

Finite element numerical modelling based on field data is used to study the tidal and tidally induced residual circulation dynamics of a coupled “restricted” and “leaky” coastal lagoon system located in the Magdalen Islands, Gulf of Saint-Lawrence. Havre-aux-Maisons Lagoon (HML) is of a “restricted” nature with a neutral inlet in terms of tidal asymmetry. Grande-Entrée Lagoon (GEL) is of a “leaky” nature with a marked ebb dominance at the inlet due to direct interactions between the main astronomical tidal constituents. The imbalance caused by the different tidal filtering characteristics of both inlets combines with the internal morphological asymmetries of the system to produce a residual throughflow from HML to GEL. The residual circulation is also characterized by strongest values at both inlets, very weak residual currents in HML deep basin and a dipole of residual eddies over the deeper areas of GEL. Further investigations including numerical tracer experiments will be necessary to achieve a full understanding of the long term circulation of this lagoonal system.     

Residual and tidal circulation revealed by VHF radar surface current measurements in the southern Channel Isles region (English Channel)

Two very high-frequency radars (VHFRs), operating in the southern Channel Isles region (English Channel) in February–March 2003, provided a continuous 27-day long dataset of surface currents at 2 km resolution over an area extending approximately 20 km offshore. The tidal range in the region of study is one of the highest in the world and the coastal circulation is completely dominated by tides. The radar data resolve two modes which account for 97% of the variability of the surface current velocities, with the major contribution of the first mode. This mode accounts for oscillating tidal currents whereas the second mode represents motions emerging from the interaction of tidal currents with capes and islands (eddy in the vicinity of the Point of Grouin and jet south of Chausey). A fortnightly modulation of the modal amplitudes causes the exceptional (more than 600%) variability of currents which is well captured by the VHFR observations. The radar data revealed that tidal circulation in the region is flood-dominated with a strong asymmetry of current velocity curve. Wind events and fortnightly variability affect the course of tidal cycle by modifying the magnitude and duration of ebb and flood. In addition to expected features of coastal circulation (tidally dominated flow, eddies) and high wind-current coupling, the residual currents revealed a strong cross-shore structure in the mean and a significant variability which has the same order of magnitude.     

海南新海夏季潮流谱分析和余流研究

根据夏季琼州海峡新海附近15 m处地层潮流谱分析结果可得,无论是f>0 或f<0,全日潮谱峰都高于半日潮谱峰。其中,半日潮周期,约为12 h,12.4 h,日潮存在两个,一个在23.9 h,另一个在25.8 h前后;在半日潮和全日潮分量中,反时针分量是主要的、顺时针的日潮能谱只有反时针的84%;顺时针的半日潮能谱只有反时针的63%;浅水分潮8.3 h,6.2 h和超过24 h的4.2 d,3 d等也很明显,但是未通过显著性检验; 大多数余流流速在5~10 cm/s之间,个别情况超过40 cm/s。受反时针运动涡旋影响,余流主要向偏东北、北、西北方向运动。在这个区间内的流向,占总观测数68%以上;风对余流也有重要影响:东北风将使余流方向偏向西北,偏北向风将使余流方向偏南。     

珠江磨刀门河口环流结构动力特征分析

河口环流结构关系到物质输运、泥沙沉积和地貌变化等物理过程。根据2019年磨刀门河口原型观测平台洪枯季连续观测分层潮流资料,统计洪枯季、大小潮河口东、西汊的涨落潮流及历时变化特征,利用理论方法解析河口东西汊平面环流和重力环流结构,进一步引入混合参数研究河口纵向环流中的潮汐应变环流。研究发现枯季东、西汊在转潮时刻存在东涨西落的平面环流结构,洪季平面环流特征较不明显;枯季重力环流强度整体略大于洪季,西汊重力环流强于东汊,表层向海环流流速可达0.2～0.25 m/s,而底层向陆环流流速相对较小。洪季大潮期由潮不对称性驱动的潮汐应变环流相对较大,进而增强了纵向环流的强度。河口垂向余流结构同样表现洪枯季、大小潮的变化规律。洪季余流整体较大,西汊在小潮期表层余流流速超过0.6 m/s,而东汊余流则明显呈现表层向海、底层向陆的分布特征,枯季余流整体较小,表明其对物质输运和河口地形塑造作用较弱。