长江口南支分流分沙比观测与分析

2007年2月在长江口南支进行沉积动力学参数的全潮观测,以获取枯季期间南北槽、南北港的分流分沙特征．结果表明,多数站位涨潮流速大于落潮流速,涨潮历时小于落潮历时,涨潮悬沙浓度大于落潮悬沙浓度,这种涨落潮不对称效应主要与径流作用和潮波变形有关．悬沙浓度与流速也有一定的相关关系,表明再悬浮作用较为显著．从净泄水量看,北港大于南港,南槽大于北槽,形成由陆向海输运的格局．输沙量则为由海向陆,尤以南槽和南港为最大,加之河流上游亦有来沙,最终在南支拦门沙附近海域形成较为显著的淤积状态．     

长江口洪季南北槽落潮分流分沙比观测研究

基于2015年洪季水文观测资料,分析了长江口洪季北槽大小潮期间落潮分流和分沙特征,及其差异和原因.观测结果显示:北槽大潮和小潮落潮分流比均值分别为41.9%和43.1%,大潮和小潮落潮分沙比均值分别为35.1%和39.0%,大小潮差异较小,故大潮落潮分沙情况可近似代表当月落潮分沙情况.大小潮期间北槽落潮分沙比与南北槽断面平均流速之比、断面平均含沙量之比和断面面积之比有关,而观测结果显示大小潮周期内南北槽断面面积比值、断面含沙量比值、断面流速比值均无较大差异.因此,大小潮北槽落潮分流和分沙情况差异不大.     

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.     

长江口深水航道治理与河床演变关系初探

简要分析了北槽具有优良河势的各种因素,并根据长江口深水航道治理工程一、二、三期及远景规划实施后北槽分流比的数模计算结果,初步研究了深水航道治理与河床演变之间的关系。物理模拟试验结果显示,在分流河口由于边界层脱离而产生一个立轴旋涡－兰金涡（Rankine Vortex),因而引发横向流,藉此可以解释底沙偏向南槽的输移问题。     

长江口北槽悬沙输移机理分析

运用通量机制分解法对长江口北槽深水航道的实测水文泥沙资料进行了分析,将悬沙通量分解成了8个动力项,从平流输沙、潮泵效应输沙和垂向净环流输沙三方面综合分析了长江口北槽的悬沙输移特征。研究结果表明:在水文资料实测年份时,北槽输沙主要来源于上游来沙;平流输沙项占总体净输沙的比重最大;潮泵输沙所占比例较小;航道内的各测点的垂向净环流输沙主要受欧拉余流控制;深水区悬沙含量垂向变化明显,河口浅水区,表底余流方向不同,垂向净环流输沙作用增强。     

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.     

长江口南汇边滩围垦工程对流场和盐水入侵的影响

考虑枯季一般状况的径流量和风况,数值计算和动力分析南汇边滩围垦工程对长江河口流场和盐水入侵的影响.南汇边滩围垦工程实施后,南槽喇叭口形状减小,改变了涨潮流和纳潮量.研究表明,围垦工程导致南槽大潮期间纳潮量减少13%,小潮期间减少16%,越过深水航道导堤的涨潮流减小;从南槽向北的越堤盐通量减小,导致北槽向海的盐通量减弱,中上段向陆的盐通量减弱,工程东南侧向陆的盐通量减弱,但因南槽口门处缩窄向陆的盐通量增强.围垦工程后南槽盐度锋面减弱,大潮期间南槽口门处和工程东南侧盐度上升,量值超过1.0;因纳潮量、越堤流和向陆盐通量减小,南槽中上段、北槽和横沙东滩盐度下降,量值超过0.5;北港和崇明东滩盐度上升,盐度超过0.5.小潮期间因潮动力减弱口门处的涨潮流和向陆盐通量减小,整个南槽盐度下降,量值超过1.5.因围垦工程后南槽盐度锋面减弱,阻挡径流进入南港的作用减弱,大潮和小潮期间北港净分流比略微减小,南槽的分流比大潮和小潮期间分别比工程前增加了1.57%和1.50%.     

长江口深水航道工程南导堤越堤通量时空变化数值研究

在长江口北槽深水航道工程的背景下,以实测地形资料为基础,利用FVCOM,模拟南导堤越堤水流的时空变化.通过对越堤流过水断面通量的计算,分析工程前后越堤流的时空变化规律.导堤丁坝的修建,使得南北槽之间的水动力条件显著改变,工程之后,横向水流净通量指向北槽,且量值较大.越堤水流的沿程分布,以导堤转角为界,上半段逐渐减小,下半段逐渐增大,上半段净通量小于下半段;越堤流的净通量,在季节上变幅不大,在潮周期内呈周期性波动,净通量与潮位呈良好的线性相关.     

伶仃洋西槽洪季水沙纵向输移机制研究

根据2003年实测数据,运用物质纵向输移模式计算了丰水大潮期伶仃洋西槽的水量和泥沙纵向输移量,研究了伶仃洋西槽洪季水沙纵向输移机制及水量输移特征,并针对泥沙输移特征,用底层流速和含沙量的相位变化以及表底层盐度的变化对悬沙输移机制进行了分析.结果表明:伶仃洋西槽垂向环流发育,泥沙输移特征明显;径流、潮流变形以及盐淡水异重流是形成西槽水量输移的主要原因;潮流不对称性和底层泥沙再悬浮对潮汐捕集输沙的贡献明显,盐淡水混合和纵向水体梯度对垂向净环流输沙的贡献明显.     

长江河口表层沉积物输移特征分析

基于聚类分析和Gao-Colliins粒径趋势分析模型对长江口948个表层沉积物样品的特征及输移进行研究,结果表明:长江口表层沉积物的变化可划分为3类:第一类沉积物以粉砂为主,主要分布在长江口外东南方向10~40 m等深线以浅区。第二类沉积物主要以粉砂质砂、砂质粉砂为主,主要分布在长江口苏北沿岸以东海域20~40 m等深线之间。第三类沉积物以细砂、中细砂为主,分布区域主要在苏北沿岸地区。长江口外沉积物整体的输移趋势大致可分为沿岸向南和朝口外偏东北两个方向。长江北支出口附近沉积物有向河口内输移的趋势,北支口外20~40 m等深线之间有来自苏北沿岸、外海陆架的来沙在此汇聚后转向东北方向输移。南、北港口外受径流、沿岸流的影响大部分沿岸向南输移,另一部分向外海陆架输移,并在10 m等深线处部分泥沙输移趋势逆时针偏向东北,在研究区域东北角存在有陆架向河口的输移趋势。     

长江口南港泥沙运动的水动力条件

应用流体运动最小阻力原理导出了分流角发育的理论计算公式，并在弓形断面假定条件下，对不同宽度比时的分流作了计算，得出了与实测值相一致的结果；同时还定时地证明了长沙南北港、南北槽分流角发育由小到大，直至极限而消亡的规律，分汊水槽试验表明推移质大多偏向支汊，原因是在分流口支汊一侧由于边界层脱离而“搓”出一个个旋涡以吸引底沙、分析得知，从南港主槽下泄的落潮流，在扩散角增大处，也会产生旋涡并吸引底沙经南槽输移入海。     

长江口瑞丰沙串沟成因分析

根据长江口历年海图,分析南港瑞丰沙串沟的形成机理.瑞丰沙头南淤导致南港上段主流南偏,主流受南岸顶托后,使南港中段主流北偏并冲刷瑞丰沙体下段形成串沟.20世纪90年代末,宝山北水道的发展以及南沙头通道丰富的泥沙来源是瑞丰沙头南淤的主要成因.2002年9月的南港实测水文资料以及水动力模拟结果证实了南港主流的摆动情况.     

长江口南港底沙再悬浮特征及其浓度预测

利用声学悬沙浓度剖面仪（ACP-1）和Endeco流速仪、双频测深仪等对长江口南港底沙再悬浮的浓度、流速和盐度、水深等进行连续14h定点同步观测。对长江口南港底沙再悬浮特征及其影响因子进行综合分析，结果表明：转流阶段再悬浮频率较小，强度较大；涨（落）急阶段，再悬浮频率较大，强度较小；过滤阶段，再悬浮频率和强度随流速同相变化；底沙再悬浮浓度的主要影响因子是盐度、流速、水深和悬沙粒径。再悬浮浓度与流速、盐度、水深和悬沙粒径的线性回归关系显，相关系数达0.91，且流速、水深和粒径与之呈正相关，盐度与之呈负相关。     

河口航道边抛弃土运动的计算

简述边抛疏浚原理和边抛施工的水动力依据，将边抛泥沙作为点源，边抛弃土分为悬沙和浮泥两部分．介绍了悬沙运动基本方程，得到悬沙浓度、水体中悬沙含量随时间、运动距离的变化；对边抛浮泥运动基本方程进行简化处理得到边抛浮泥运动速度、厚度在上层水流、重力、底部摩擦等因素作用下的运动规律．对长江口北槽下段挖槽边抛弃土中悬沙和浮泥进行模拟计算并进行分析，以提高边抛成槽率．     

风应力和科氏力对长江河口没冒沙淡水带的影响

应用改进的三维数值模式ECOM,考虑径流、潮汐潮流、地形、混合和口外陆架环流等多种动力因子,研究风应力和科氏力对枯季长江河口南槽没冒沙淡水带形成的影响.枯季没冒沙区域存在着淡水带,其形成的动力机制主要是长江径流和振荡的潮流.本文的数值计算结果表明,在分叉的长江河口,枯季北风产生向岸的埃克曼输运,导致北港流进南港和南槽流出的水平风生环流,阻挡了南槽外海盐水的入侵,有利于没冒沙水域淡水带的形成.在北半球科氏力使水流运动向右偏转,上游径流带来的淡水沿南汇边滩下泄,有利于没冒沙水域沿岸淡水带的形成.     

跨流域调水及其对陆地水循环及水资源安全影响

跨流域调水是解决我国区域水资源配置的重要手段与途径,也是21世纪全球水系统计划科学前沿和我国北方水资源安全保障关注的重点问题.本文研讨了与气候变化与跨流域调水联系的陆地水系统概念,分析了与环境变化问题联系的国际发展态势.以跨长江、黄河、海河流域的南水北调中线调水区和北京受水区为典型区域,论述我国南水北调重大调水工程实施对陆地水循环影响及水资源安全保障研究关键科学问题,提出该复杂性问题研究的若干重点、研究途径与方法.     

龙穴南航道整治工程对潮流泥沙影响的模拟

建立了覆盖珠江河口河网区与口外海滨区的大范围整体平面二维水沙数学模型,模拟计算了珠江河口的水沙空间分布特征。利用近期伶仃洋水域实测水文资料进行了验证,验证结果表明模型能够较好地模拟珠江口的潮流泥沙运动。在此基础上,通过局部加密,模拟了龙穴南航道整治工程实施前后潮流泥沙运动过程变化,计算并分析了工程实施对周边水域水动力条件的影响和航道沿程的水流条件变化以及航槽泥沙回淤状况等。研究结果表明:龙穴南水道内,潮流为西北-东南方向往复流;整治工程后,上段流速略有增大,下段流速略有减小,但总体流速变化较小。泥沙回淤预测结果显示,出海口以上航道有冲有淤,以淤积为主,平均淤积强度为0.12 m/a;出海口航道整体处于淤积状态,平均淤积强度为0.64 m/a。