台风天气下通州湾港区附近海域风暴增水分布研究

为规划通州湾港区建设,考虑极端天气下海域风暴增水的影响。以Holland台风模型和ERA5再分析气象资料作为驱动,基于Delft3D模型与ADCIRC模型构建大小嵌套的风暴潮数学模型。根据移行路径对1945—2021年间影响通州湾海域的台风进行科学分类,包括北侧掠过型、东侧掠过型、南侧掠过型、西侧掠过型和直接穿过型,每类选取3场典型台风,复演选取的15场典型台风过程,计算分析极端天气下通州湾港区海域的风暴增水分布特征。研究结果表明：通州湾港区附近海域在台风风暴极端天气下最大增水为0.5～1.0 m,以大洋港深槽、冷家沙外侧水道为中心往外海逐渐减小,南侧掠过型台风期间出现风暴增水极大值。通州湾增水大小与台风风场引起的风暴流场时空变化直接相关。     

近30年台州浅滩及其邻近海域海床演变特性分析

利用1983、1988、2004和2011年4个典型年份水下地形数据,综合分析了台州浅滩及邻近海域近30a来岸线和海床演变的特点,并分析了其冲淤的主要动力机制。结果表明:台州浅滩及邻近海域海床整体上较为稳定,目前呈微冲态势;台州浅滩淤涨速率加快;浅滩前沿海域及口门附近深槽冲刷加剧。由于长江入海泥沙的减少,台州湾两岸促淤围涂工程对泥沙的拦截、岸线缩窄后束水作用引起的挟沙能力加强、龙口闭气取土工程对中、低潮滩泥沙的利用,是台州湾目前呈微冲态势的主要影响因素,而人工促淤和围涂工程是台州浅滩淤涨加快的主要原因。     

浙江省乐清湾大麦屿港冲淤变化分析

浙江省大麦屿港位于乐清湾外湾东侧,靠近乐清湾进港航道,是乐清湾内外水沙交换的重要潮流通道之一,研究该海域的冲淤变化现状具有重要意义。根据1978,2005,2015年3个年份的水深地形资料,采用GIS技术,建立了大麦屿港区玉环电厂南侧海域的数学高程模型。通过模型叠加,分析了大麦屿港1978～2015年37 a间的冲淤变化,并结合实测水文泥沙、人类开发活动等资料进行了分析。结果表明:大麦屿港在1978～2005年的27 a间,受围填海作用影响,沿岸主要呈冲刷态势,年冲刷强度为60 cm左右;而2005年之后,港区呈迅速回淤趋势,年平均淤积厚度约为1 m。     

三门湾猫头深潭对“烟花”台风的冲淤响应

极端台风天气下,台风浪可能会造成海湾泥沙大幅起悬,从而引起湾内深槽骤淤。以浙江中部三门湾为研究对象,建立波流共同作用下的泥沙冲淤数学模型,研究猫头深潭在台风“烟花”过境期间可能产生的泥沙骤淤风险。经验证,数学模型较好地复演了“烟花”台风过程中的风暴潮与台风浪过程。研究结果表明,在台风浪作用下,下洋涂南侧浅滩及猫头深潭南北侧浅滩的含沙量均有明显增加,局部可增加至无浪情况下的3倍以上,“烟花”台风使猫头深潭最大淤积达0.15 m。台风浪导致的含沙量增加是三门湾深潭骤淤的主要原因。     

梅山水道避风锚地潮流泥沙数值计算

在地形及水文测验资料收集整理的基础上,建立了梅山水道附近海域平面二维潮流泥沙数学模型,模型经水流泥沙运动相似验证后在典型大、小潮水文条件下进行了工程方案计算,分析研究了梅山水道潮汐通道封闭后其附近海域潮流动力及泥沙冲淤变化情况。研究结果表明,梅山水道潮汐通道涨、落潮量占周边其他水道比例较小,工程的实施未改变周边海域整体潮流场结构及海床冲淤基本平衡的格局,工程后拟建南、北两堤近堤附近海域海床因流速减小形成缓流、回流区,从而使泥沙产生累积性淤积,附近水利设施的运行将受到不同程度影响。     

长江口横沙浅滩演变及水沙变化特征研究

近年来，随着长江流域上游来沙的锐减，长江口滩涂面临着侵蚀的风险。为探讨河口滩涂在人类活动和自然环境影响下的冲淤演变规律及水沙变化特征，以横沙浅滩为例，采用实测资料与数学模型相结合的方式进行了系统研究。实测资料分析表明：1998～2010年，横沙浅滩淤积较为明显，2010～2019年，浅滩呈微冲趋势，其中-5 m以浅沙体体积在2010年达到最大，-2 m以浅沙体体积在2015年达到最大，说明近年来横沙浅滩出现了侵蚀现象。数学模型模拟结果表明，浅滩内水动力和含沙量均呈持续减小趋势。鉴于长江口来沙持续减小，横沙浅滩可能进一步发生侵蚀，未来需加强对流域来沙变化引起河口滩涂资源变化的关注，并考虑相应的补偿措施。     

长江口岸直水道鳗鱼沙浅滩成因分析

鳗鱼沙浅滩位于长江下游口岸直水道,属顺直宽浅水下分汊型沙质浅滩,是长江下游深水航道主要的碍航浅滩之一.根据河道实测水文、地形资料,分析浅滩段近期河床演变特征,并结合深水航道的建设规划,分析了浅滩碍航特性及其成因.分析研究认为:顺直宽浅的河道属性使鳗鱼沙心滩和左、右深槽不稳定,河床发生大幅度冲淤变化;顺直段滩槽的大幅度冲淤变化是鳗鱼沙浅滩形成的主要原因,而河床边界条件引起的水流运动特征是浅滩形成的重要影响因素.     

近百余年来长江口南支水下地形演变特征分析

长江口是我国最大的河口,监测数据有限且水沙变化和水下地形演变复杂,开展长江口各分区演变规律、演化趋势和影响因素研究至关重要。利用长江口南支1861～2013年间7个年份地形数据,建立了近百余年来长江口南支的水下地形数字高程模型(DEM),探究长江口南支整体冲淤演变规律、不同子研究区冲淤变化时空差异、典型断面发展演变特点,并从自然演化和人为活动干预角度分析了特大洪水、径流输沙、人类活动等因素对研究区水下地形演变的影响。结果表明:①长江口南支在1861～2013年间整体处于冲刷状态,呈现淤积-冲刷-淤积-冲刷的变化过程,各子研究区的冲淤变化存在明显的时空差异特征,只有崇明浅滩淤涨不断。②1861～2013年间,南支上段沙洲、槽沟摆动频繁,冲淤变化较为复杂;南、北港经历了一系列主次更替的变化过程;横沙东滩呈现上段冲淤变化不定、中段先冲后淤、下段相对稳定的演变特点;九段沙表现为不断淤高扩宽且下延的趋势。③长江口南支的演变是自然演化和人类活动共同作用的结果,1861～1958年,南支水道的冲淤变化主要以自然演化过程为主;1958～2013年,流域人类活动引起的长江来沙减少及口内工程建设对南支冲淤演变的影响显著。研究成果可为长江口的治理规划提供技术支撑。     

流域水沙变化和人类活动对长江口河槽演变的影响

基于1998—2016年长江口系列水下地形等有关资料,研究了流域减沙和人类活动对长江口河槽冲淤演变的影响趋势。结果表明:近20年长江口滩槽格局总体稳定,但南支以下河槽呈现由净淤积向净冲刷转变,口内的河槽冲刷、容积扩大,口外的航道拦门沙浅滩长度缩短。河口边滩圈围、江中沙洲人工守护及三峡工程的拦洪消峰作用促使长江口滩槽格局的稳定,而流域来沙减少与河口促淤圏围则促进南支以下河槽由净淤积向净冲刷转变。2002—2003年基本为长江口南支以下河槽冲淤转变的分界点,河口冲淤转变对应的流域年输沙量临界值约2.54亿t。未来,长江流域来沙量可能长期维持在临界值以下的较低水平,长江口将呈现岸滩槽地貌格局稳定条件下的缓慢冲刷趋势。     

长江口第二、三代冲积岛浅滩演变特征分析

利用GIS对1879～2000年7幅长江口地区海图数字化，建立各时期长江口水下数字高程模型(DEM)，在此基础上，对长江口第二、三代冲积岛——长兴岛、横沙岛和九段沙浅滩的面积、体积、冲淤量、冲淤厚度和等深线水平推移速率进行计算。结果表明：近150年来，长江口第二、三代冲积岛浅滩总体上呈淤涨趋势，并沿东南方向向海推展。1879～2000年间共淤积泥沙19．48亿t，平均每年淤积0．161亿t，约占大通泥沙通量的3．72％，年均淤厚0．83cm。不同时期淤积速率不一样，有的时期甚至发生一定程度的冲刷。各个浅滩的冲淤状态不尽相同，长兴岛浅滩和横沙浅滩呈冲刷状态，横沙东滩和九段沙呈淤积状态。浅滩的自然演变是长江河口发育过程中重要的一环，受长江流域来沙量的制约。随着流域开发强度日益增大和河口工程日益增多，人类活动对冲积岛浅滩的影响越来越强烈，浅滩的自然演变过程甚至会发生改变。     

“达维”台风作用下连云港海域台风浪数值模拟

为准确模拟"达维"台风过境期间连云港海域波浪场分布,采用Jelesnianski风场模式模拟的海面10m风速作为波浪模式MIKE-SW的驱动风场,再现1210号"达维"台风登陆连云港海域波浪变化过程。模拟计算结果表明,Jelesnianski风场模式成功复演了"达维"台风过境期间风动力变化过程,1210号"达维"台风与1209号"苏拉"台风形成明显的双台风效应;"达维"台风风暴潮期间,连云港海洋站最大风暴增水1.78m,连云港海域风暴增水现象十分明显;利用三重网格嵌套技术,考虑实时风暴潮增水效应的台风浪模型能够较好地模拟连云港近海波浪成长过程,台风过境期间徐圩海洋站处H1/3波高最大值为3.86m,近岸海域波高等值线分布较为密集,分布趋势与水下地形等深线基本一致,破波带以内水域衰减速度明显加快,与连云港海域属于淤泥质海岸类型的性质相吻合。     

香港回归后深圳港口的发展和深港港口合作研究

首先论证了深圳港东、西片总体自然条件比较。认为西片大鹏湾虽是水深港阔，具有深水岸线长和锚地充足的优势，但风浪较大，港区陆域狭窄，位置偏离珠江河网区；而西片伶仃洋东岸，地处矾石水道及东部浅滩区，是伶仃洋淤积量最小的区域，沿岸潮滩和陆域宽广，港用地充足，而且湾口有众多岛屿和浅滩屏障，风浪小，尤其是位地河海结合部，具有“水转水”的集疏运优势，总体自然条件西片估于东片。据此提出深圳港的发展重心应向妈湾以北     

粤港澳大湾区城市洪涝问题及其分析

近年来,粤港澳大湾区城市洪涝问题日趋严峻。本文梳理了大湾区典型城市洪涝事件,归纳了洪涝特征并分析了洪涝问题的主要驱动要素。结果表明,近100多年,大湾区年降雨量、降雨日平均雨量、暴雨日数及暴雨日降雨量占全年比例都波动增加,而降雨日数波动减少,降雨呈现增多且趋于集中的态势。大湾区降雨时空分布不均,近10年广州、东莞、惠州汛期降雨量占全年雨量的81%,广州龙舟水期间降雨量占全年约22%。虽然大湾区城市群呈现热岛效应,气温与城镇化率呈正相关,且100多年来各城市温度上升并与降雨量呈正相关;但受地理位置影响,各城市降雨量与其城镇化率的关系并不明显,而更下游的沿海城市面临更多的锋面雨和台风雨影响。近10年给大湾区带来暴雨以上降雨的台风有47场,发生在6—10月,其中恰逢天文大潮的有21场、有26场在大湾区以西登陆。近40年珠江口沿海海平面上升速率3.5 mm/a,高于全国平均水平,海平面的持续上升将使大湾区面临严重洪涝风险。对强降雨、台风暴潮、海平面变化等要素开展分析可为大湾区防灾减灾工作提供重要参考。     

杭州湾北沿上海段水下地形冲淤变化特征

基于 2005—2020 年上海市滩涂实测地形、气象数据及开发建设资料,以杭州湾北沿上海段为研究区,定性 与定量、整体与局部相结合,分析其水下地形冲淤变化特征,探寻演变原因及影响。结果表明：杭州湾北沿上海段 近 16 年整体呈强度渐弱的冲刷态势,共冲刷 1.482 亿 m 3,年均冲刷深度为 2.886?cm,金山深槽虽受强潮及圈围工 程的影响兼具强冲刷及强淤积,但整体表现为冲淤均衡略显冲刷,冲刷强度仅为研究区域冲刷的 12.1%;上游来水 来沙的减少使得杭州湾北沿维持冲刷态势,潮流挟沙补充作用随涨潮潮差增大而增强,冲刷强度减弱,圈围区域 岸线稳定,贴岸冲刷较强,地形变化较为剧烈。     

基于台风参数模型的江苏海域风暴增减水研究

以正面袭击江苏的"达维"台风为例,运用台风参数模型、第三代波浪模型和基于浅水方程水动力模型对台风期间江苏沿海的风暴增减水进行模拟研究。首先,运用Je氏台风参数模型模拟了台风的梯度风场,并与NECP再分析风场数据对"达维"台风场进行合成,与观测值进行比较,拟合结果良好;然后,以模拟的台风风场为驱动,模拟台风经过期间江苏海域的波浪场,同时计算台风期间江苏海域的天文潮;最后,运用浅水方程计算江苏海域的增减水,并研究了沿海增减水分布情况。研究结果表明:灌河口附近最大风暴增水达1.9 m左右,由于台风中心位置的影响,江苏沿海最大增水从北往南呈先增大后递减的趋势。     

海平面上升对长江江阴以下河段风暴潮增水的影响

随全球气候变暖,海平面呈加速上升态势。长江口地处西北太平洋风暴盆地的西北缘,地势低洼,被评估为风暴潮灾害影响下的脆弱区。为研究海平面上升后长江江阴以下河段风暴潮位的变化,建立了精细化长江口天文潮-风暴潮耦合数学模型。该模型模拟分析了海平面上升后,在9711号“芸妮”和1509号“灿鸿”这两种典型台风作用下,长江口近岸天文潮和风暴增水的响应规律。研究结果表明:预计未来100年,海平面抬升70 cm后,长江口平均潮位上升50～80 cm。长江口江阴以下河段及近岸区域增水极值略微下降。增水极值自上游江阴到下游牛皮礁先增后减,增水极值沿程最大值的具体位置与台风路径、台风强度密切相关。研究可为中长期长江口沿岸城镇防洪排涝提供一定的理论依据。     

浙江苍南淤泥质潮滩开挖港池和航道的回淤分析

应用半经验公式对浙江苍南淤泥质海域开挖式港池和外航道进行回淤计算,计算显示,港池和外航道的年回淤量约占疏浚开挖量的13.5%,1次台风的骤淤厚度均在50 cm之内,台风过后3.5万t级船舶可以正常出入,表明苍南海域具备建港条件。     

“烟花”台风影响下长江南通以下河段的增水分布特征

为探讨台风对河口区域的影响,构建了覆盖中国东南沿海大范围数学模型,对2106号台风“烟花”产生的风暴潮进行了模拟,与实测气象及水位数据对比表明该模型可靠、合理。基于此模型,研究了“烟花”台风在长江口地区风暴潮增水的时空分布特征。研究表明,“烟花”台风期间,长江口区域整体表现为增水状态,最大增水大于0.5 m区域北至连云港、南至台州。南通以下河段最大增水值分布较均匀,均在1.5 m左右;上游区域增水幅度随潮汐过程呈规律波动,增水在涨潮中间时刻达到最大,于落潮中间时刻降至最低,至下游区域,波动规律逐渐消失;0.5 m以上增水历时从上游至下游逐渐减小。     

杭州湾南翼东部边滩时空演变特征及影响因素分析

采用研究区不同历史时期的地形资料,结合水动力条件、泥沙来源与促淤围垦工程,探讨岸滩时空演变特征及其作用机制。结果表明:1959—2010年的51 a间,岸滩以0.08 m/a的速率持续淤积,但近年来淤积速率有所减缓;0,-2,-5 m等高线的淤进速度各不相同,其中0m线以61 m/a的速率向海淤进,速度最快,岸滩剖面呈逐渐变陡的态势。沿岸潮流的输沙作用以及围垦促淤工程是岸滩持续淤高的主要原因,但受涨潮流的抑制、风浪的冲蚀破坏以及杭州湾大规模的围垦和长江来沙量减少的宏观背景下,岸滩的淤涨速度将会日趋缓慢。