没冒沙水域水沙运动特性及筑库工程对其影响

以多年数据资料,特别是最新的2003年9月,12月洪枯季和2004年1月枯季南槽没冒沙水域以及邻近水域各定点观测水沙数据资料为基础,采用水文学、泥沙运动力学和数理统计的方法对没冒沙水域的水沙特性进行了分析.结果表明,该水域落潮流速大于涨潮流速,落潮历时比涨潮历时长;净水量向外海,呈落潮流优势;含沙量普遍较高,大潮平均含沙量1.40 kg/m3,小潮平均含沙量0.60 kg/m3,洪季含沙量比枯季高,洪季大潮涨潮含沙量比落潮高,小潮则相反;枯季不论大小潮,一般都是落潮含沙量大于涨潮含沙量;含沙量垂向梯度的大小潮变化、洪枯季变化和涨落潮变化明显.并且用水流连续方程和拟合挟沙力公式推算了水库工程建设后水流流速和含沙量的变化,估计将对南槽产生一定影响.      

1996 年3 月长江河口水文观测和分析

基于长江河口1996 年3 月现场水文观测资料分析，得出：北支涨潮流速明显大于落潮流速，余流指向上游，存在着严重的外海盐水入侵。在南支中上游，盐度的变化受外海盐水的入侵和北支盐水的倒灌的共同影响，盐度变化与一般河口的变化规律不同；在大潮和中潮前期，盐度主要受下游外海盐水入侵的影响，在中潮和小潮期间，盐度主要受大潮期间上游北支倒灌盐水下移的影响。在南支下游，落潮流大于涨潮流，落潮历时大于涨潮历时；盐度最大值发生在涨憩，最小值发生在落憩，盐度变化受外海盐水入侵的影响，水文状况遵循一般河口变化规律。     

长江口悬沙输运观测中ADCP的应用

在近些年的声学流速测量仪器当中,ADCP（声学多普勒流速剖面仪）是应用非常广泛的仪器之一。该仪器在获得悬沙浓度数值方面,其工作方式主要构建现场取得水样与回声强度的回归关系式,并利用该关系式来计算悬沙浓度数值。通过ADCP（声学多普勒流速剖面仪）在长江口悬沙输运观测中实际应用,结果显示,在长江南槽与南港的全部悬沙输送的过程中,平均流输运作用发挥着非常重要乃至主导的作用,同时,影响潮平均悬沙输运的各种因素中,斯托克斯漂移效应（Storks-drift）导致的输运作用是非常关键的。在本文中,笔者主要探讨了ADCP（声学多普勒流速剖面仪）在长江口悬沙输运观测中实际应用情况。     

长江口枯季水动力悬沙特征与再悬浮研究

2004年2月13~22日枯季大小潮期间在长江口北港、口门及口外进行了水动力、悬沙浓度和盐度的全潮观测,并对数据进行分析,同时对研究区域的再悬浮/沉降通量进行计算,进而讨论长江口枯季水动力和再悬浮特征.结果表明,长江口外以潮流作用为主,但流速、悬沙浓度和盐度的分布和变化仍与径流作用有关,观测期间再悬浮现象不显著.北港内及口门处,径流作用较强,盐度较低,落潮流速大于涨潮流速,当流速较大时,底部再悬浮作用显著.计算结果表明,再悬浮通量的数量级为10-3~10-6kg m-2s-1,沉降通量为10-9~10-10kg m-2s-1.     

长江口深水航道北槽口外悬沙浓度垂向分布

在长江口深长航道北槽，利用“声学悬潲观测系统”观测得到了大潮不同潮时近瞬时高时空分辩率细颗粒悬沙浓度垂直向分布，此外，还观测了流速和和盐度地垂线分布，在涨潮初期，悬沙浓度的垂向分布均均匀，在接近涨憩时，悬沙浓度的梯度小，在落潮时，悬沙浓度随水深水面到水底按指数递增，可视为恒定均匀流中悬潲处于平衡条件的分布，泥沙垂向扩散系数εｓ可用泥沙颗粒沉降速度ωｓ的两倍来近似，在接近落憩时，悬沙浓度的垂向梯度适     

长江河口南北槽分流口工程及瑞丰沙地形变化对分流比的影响

分析了南北槽分流口河段的地形特征及其在人类活动影响之下的演变过程,利用高分辨率FVCOM模型研究了分流口潜堤工程的修建、潜堤方向的偏转以及分流口上段瑞丰沙地形变化等因素对南北槽落潮分流比的影响.结果显示,现有的分流口潜堤对北槽落潮分流比的影响较小.潜堤向北偏转时北槽落潮分流比减小,向南偏转时增加,潜堤向南偏转对分流比的影响大于北偏.瑞丰沙中沙基本消失、下沙萎缩及南港主流的北偏有利于水流进入北槽,从而明显增加北槽上段面落潮分流比.而由于横沙通道对水通量的调节,北槽下断面落潮分流比增加甚微.     

闽江北支水道水文、泥沙特征分析

利用闽江口所设置5个定点连续观测站的流速、盐度、温度、浊度与悬沙资料以及同步观测的5个潮位观测站的潮位资料,分析闽江河口的水文特征和悬浮泥沙含量特征.研究表明,闽江口的水文特征有:涨潮历时短,退潮历时长,各潮位观测站的涨潮时刻由河口向感潮河段的上游依次推迟,落潮时刻由感潮河段的上游向河口依次推迟.温、盐分布情况受径流和潮流共同作用,径流对表层水体温度、盐度影响剧烈.在观测时间,观测区域内,温度变化范围在24.9-30.1℃,盐度变化范围在4.1-33.7.输沙量计算结果显示,在测量期间,壶江水道和熨斗水道落潮输沙量大于涨潮输沙量,河口输沙以河流输沙为主.     

长江口北槽下游河道悬沙浓度垂向分布特征研究

根据2013年10月26日至11月9日在长江口北槽下游河道从小潮到大潮连续14 d的现场定点水沙观测数据,对北槽下游河道悬沙浓度的垂向分布特征进行了研究,并探讨了盐度梯度和流速大小潮变化对悬沙浓度分布的影响.结果表明,北槽下游河道的水动力条件存在显著的大小潮差异,小潮具有流速弱、悬沙浓度低、盐度梯度大、盐度分层显著的特点,而大潮则具有流速强、悬沙浓度高、盐淡水混合程度高、盐度分层弱的动力特点.受较大盐度梯度和弱流速的影响,小潮期间的悬沙浓度分布主要为阶梯型和L型,强盐度密度分层使悬沙难以扩散到水体表层,高浓度悬沙仅出现在水体中下部.在强流速和弱盐度分层的影响下,大潮期间的悬沙浓度分布主要为线性分布,悬沙能够扩散到水体表层,盐度密度分层对悬沙浓度分布的影响显著削弱,在落潮后期悬沙浓度分布表现为典型的垂线型分布,悬沙在水体中充分混合.研究表明,小潮和大潮的悬沙浓度分布基本偏离Rouse分布,仅在小潮落憩时刻符合.在大潮期间,实测的线性分布都很好地符合Soulsby公式,利用该公式能够很准确地预测这些浓度分布.     

长江口北槽落潮分流比变化原因分析

将长江口南槽和北槽作为一个整体系统,利用实测地形资料和FVCOM数值模型计算流场,研究近10余年北槽落潮分流比变化的水动力原因.通过分析发现,北槽总体呈现断面面积减小和水动力减弱的趋势,而南槽相反,断面面积和断面流速均形成增长的态势,从而在整体上形成了北槽分流比逐渐降低的过程.南北槽断面面积和流速的共同作用导致落潮分流比的变化,定量分析得出断面面积的相对变化比断面流速的相对变化对分流比的影响更大.     

长江口杭州湾及邻近海区潮汐潮流场三维数值模拟

把长江河口、杭州湾及领近海区作为整体,应用三维高分辨率非正交曲线网格河口海洋模式,模拟了4个主要分潮M2,S2,K1,O1。在长江口外半日分潮M2、S2从东南方向传入长江口和杭州湾,全日分潮K、,O1从北向南传播。这4个分潮的振幅在长江口南支向上游逐渐减小,但因杭州湾和长江口北支呈喇叭状,而向上游逐渐增加。计算潮差变化过程和实测值基本一致,4个分潮潮位振幅和位相的计算值与验潮站观测值相比,误差大部分在10％以内。结合1996年2－3月长江河口现场观测,考虑了径流的作用,三维数值木匠敢计算域内流场。结果表明,即使在斜压效应不太明显的口门内,流速在垂直方向存在着明显的差异,上层流速明显大于下层流速;潮流具有不对称性,由于径流的作用,落潮时间明显大于涨潮时间,落潮流大于涨潮流,但在象北支涨潮槽中,涨潮流反而比落潮流大。模拟出的以上结论与观测结论为一致。     

Sediment resuspension in the Lake Taihu, China

The Lake Taihu is a large shallow lake in eastern China, with a surface area of 2338 km2, catchments of 36500 km2 and mean depth of 1.9-2.0 m [1]. It is fre-quently influenced by winds and therefore wind-gen- erated waves. The bottom sediment can be resus…     

Sediment dynamic responses of coastal salt marsh to typhoon “KAEMI” in Quanzhou Bay, Fujian Province, China

−In order to understand the mechanisms of coastal protection by salt marshes during typhoon events, in situ measurements of water level, tidal current speed and direction, and suspended sediment concentration (SSC) were carried out using Electromagnetic Current Meter (EMCM, AEM HR), miniature pressure sensor (MkV/D) and Seapoint Turbidity Meter (STM) sensor on a tidal flat in Quanzhou Bay, during the period when the typhoon “KAEMI” was passing through the region. The analysis of the data obtained shows that the near-bed current speed within the Spartina alterniflora marsh was generally below 5 cm s⁻¹, which was apparently smaller than on the adjacent bare flat (i.e. 5―30 cm s⁻¹). The change in the near-bed current speed in response to the typhoon event was not significant within the S. alterniflora marsh, but the current direction was influenced by the typhoon. The effect of the typhoon on the SSC was highly significant, with the SSC reaching 13 to 19 times the values on the bare flat or within the marsh under fair weather conditions; the near-bed SSC within the marsh was higher than on the bare flat, after the typhoon landed. The near-bed suspended sediment fluxes within the marsh and on the bare flat during the typhoon event were both enhanced, i.e., 4 times larger than under fair weather conditions. During the ebb, the bottom shear stress on the bare flat exceeded the critical shear stress for sediment motion for most of the ebb duration of the tide and, therefore, the bed sediment was eroding, with the erosion flux after the typhoon landed being around 2 to 3 times the value associated with fair weather conditions. In contrast, within the S. alterniflora marsh, the bottom shear stress was mostly lower than the critical shear stress for sediment motion, or lower than the critical shear stress for the maintenance of suspension; hence, the marsh surface was dominated by settling processes, with a settling flux during the typhoon being 3 to 6 times compared with the fair weather situations. The settling flux during the ebb was up to twice the magnitude for the flood. The comparison of sediment dynamic processes between the S. alterniflora marsh and the bare flat demonstrates that during the typhoon event the bare flat was dominated by erosion, whilst the presence of S. alterniflora favored the accretion of suspended sediment.     

甬江和口外金塘水道水沙特性及悬沙输移分析

根据甬江和口外金塘水道2010年7月实测水文泥沙资料,对水动力、泥沙特性和悬沙输移进行了分析。结果表明,在甬江口及其附近水域潮差较小,潮流强,呈往复流;甬江河道自上游向下游含沙量逐渐增大,金塘水道北部水域含沙量大于南部水域,泥沙主要来自北部的长江口及杭州湾。     

平潭竹屿湾潮流泥沙运动特征的数值模拟分析

基于非结构网格FVCOM模型构建平潭竹屿湾潮流泥沙计算模型,开展竹屿湾附近海域潮汐潮流、悬浮泥沙输运模拟计算,分析其潮流泥沙的运动特征。模型计算结果显示,海坛海峡内潮波为前进波,潮流与潮位变化同步,但竹屿湾内的潮波为驻波;海坛海峡内大潮、小潮期间垂线平均悬浮泥沙浓度差别较小;现状条件下海床的年最大冲刷强度约为10 cm·a-1。实测数据与模拟计算结果的对比研究表明,模型可以较好地模拟竹屿湾附近潮汐潮流和泥沙的运动特征;竹屿湾海床总体稳定,可能是周围工程建设和人工采砂导致竹屿湾海床局部发生冲淤。     

廉洲湾水流动力场对北海港域泥沙运移的影响

根据廉洲湾海洋动力场形成机制探讨了北海港域泥沙运移趋势,廉洲湾潮流具有明显往复特点,落潮流大于涨潮流,有利于湾内冲刷深槽的形成,使北海港保持相对稳定或微淤状态,便在深槽以北开阔海我浪作用加速南流江夏季冲淡水携沙向外运移,甚至波及港口一带,形成不断外移趋势,湾内工程开发不当会加快湾内泥沙洄淤的速度。     

潮流与泥沙输运对黄骅港工程的响应分析

黄骅港的泥沙淤积问题一直是影响通航能力和投资建设的关键因素.黄骅港通过2011年整治工程大大改善了航道的通航能力,并减缓了泥沙的淤积,为港池提供了平稳的水域.基于验证的MIKE 21软件中的潮流和泥沙数学模型,计算分析了2011年工况下港区的潮流场以及泥沙浓度场对工程的响应,并对比分析了有无波浪作用下泥沙浓度场的变化,得出以下结论:防波堤外延把黄骅港分为了两个相对独立的区域,明显的阻流作用迫使潮流携带泥沙沿堤向外海侧搬运;无波浪作用时,港区含沙量在平均值0.02kg·m-3附近变化,有波浪作用时,含沙量大幅上升,近岸区形成高含沙水体;防波堤阻碍高含沙水流跨过航道,提高了航道的使用寿命.     

港口工程建设对渤海湾西南岸水沙动力环境的影响

基于Delft3D数值模拟软件建立渤海湾西南岸二维潮流、波浪和泥沙输运数学模型.运用验证合理的模型研究近20年的港口工程建设对渤海湾西南岸水沙动力特征的累积影响以及黄骅、滨州两港水沙动力的相互作用.结果表明,港口工程建设使渤海湾西南岸逐渐形成3个相对独立的海区;波流耦合作用下,全潮平均含沙量分布情况基本与纯潮流时相似,但量值提高近8倍.沿岸流的增强使含沙量等值线趋于与岸线平行,涨潮输沙量的增加使黄骅港以西,黄骅、滨州两港之间以及滨州港以东近岸区域的泥沙含量比例重新分配;总体看来,连片港口工程建设使渤海湾西南岸逐步达到新的输沙平衡状态.黄骅港综合港区与滨州港防波堤一期工程(2012年)与规划工程(2020年)可分别削弱正常天气、常浪天气下港区间泥沙相互输运的影响.     

二维均匀流悬沙垂向扩散系数的实验研究

利用波-流-泥沙实验水槽,进行二维均匀流输沙实验,研究悬沙浓度垂向分布、悬沙扩散系数及其垂向分布.结果表明,悬沙浓度沿垂线分布与Rouse公式吻合良好;悬沙垂向扩散系数与水流紊动垂向扩散系数成正比;悬沙垂向扩散系数的垂向分布可用抛物线描述,其最大值与水动力和泥沙条件紧密相关.     

长江河口横沙小港泥沙浓度的观测及研究

用OBS－3浊度计在1998年2月12日至21日期间在长江河口横沙小港对悬浮泥沙浓度作了观测,同时也用ENDCO海流计测量了流速、流向、水温和盐度。观测数据表明不论潮还是小潮期间,在落潮过程中泥沙浓度的扰动比涨潮过程中更加频繁和强烈,存在着高频振荡。动力分析表明这是由潮扩散的不对称性造成的,即落潮期间垂向湍流扩散比涨得垂向切变不稳定增强。观测还指出泥沙浓度的变化与流速密切相关,存在着泥沙峰值滞后于流速峰值的现象。这是首次用先进的OBS浊度仪在长江口横沙小港观测在落潮期间泥沙浓度的高频扰动,并从动力成因上做出了解释。