福建兴化湾附近海域水动力特征研究

基于兴化湾海域实测水文资料,采用相关潮汐潮流调和分析方法建立了附近海域二维水动力数学模型,研究了附近海域的潮汐潮流特性。结果表明,兴化湾海域潮汐属于规则半日潮,平均落潮流历时长于涨潮流历时;测区实测涨潮流流速大于落潮流流速,但落潮流历时长于涨潮流历时;工程海域潮流变化主要受协振波所控制,潮流性质属于不规则半日浅海潮流,潮流运动形式是以往复流为主并伴有旋转性质的混合流态;兴化湾湾内和口门附近以往复流为主,湾外呈旋转流特征;兴化湾内是受南日水道和兴化水道两股潮流作用,水流动力变化特征是兴化水道强于南日水道,其中湾内南侧海域主要受南日水道潮流控制,湾内北侧和深槽海域主要受兴化水道潮流作用。     

鳌江中游河段含沙量及回淤分析

感潮河道受上游来水来沙及下游潮汐的作用,水沙动力条件和河床演变复杂。为研究鳌江中游河段河道拓宽疏浚后泥沙淤积情况,以实测水文泥沙资料为基础,采用平面二维水流数学模型进行计算分析,鳌江中游河段显桥处含沙量与鳌江河口潮差呈指数相关关系,相关系数均在0.85以上;根据涨落潮量变化结合相关关系计算所得含沙量进行估算,河道拓宽疏浚至120m后,初始状态下游中潮时显桥—水头每潮淤积量为1 400m3;假定在一年中连续1、2、3个月的枯水流量下,最大淤积量分别为4×104、10×104、12×104 m3。表明泥沙淤积总量在前2个月快速增长,第3个月淤积速度减慢。     

南黄海西洋水道悬沙输运机制季节性对比研究

南黄海大陆架辐射沙脊群呈辐射状分布于江苏外海。基于2015年12月及2016年7月大潮期间在南黄海辐射沙脊群西洋水道的定点全潮水文观测数据,结合物质通量分解法,对比分析了冬、夏两季悬沙输运机制的差异。结果表明,西洋海域存在流速和潮位过程不对称现象,涨潮历时小于落潮历时,涨潮流速明显大于落潮流速,冬季的不对称性更为显著;冬季含沙量明显大于夏季;平流输沙在冬、夏季均占较大比重,平均约35%～50%,而潮泵输沙、垂向余环流输沙约占10%～20%。悬沙的垂向分布对悬沙的输运机制有较大影响,悬沙的垂向分布改变了原有的水流结构,对底部产生了一定的减阻效应,使得底部再悬浮强度有一定减少。     

南黄海海底辐射沙洲及西洋水道地形变化研究

为探索江苏省东部南黄海海底的辐射沙洲的形成演变规律,建立了平面二维水动力潮流泥沙数学模型,基于实测水文泥沙资料验证模拟结果,分析了该区域水沙特征,并采用机制分解法分析了西洋水道近期的地形冲淤变化特征。结果表明,辐射沙脊群海域涨落潮总体上呈现以弶港为顶点的往复流形态,而辐射沙脊群外部海域流场则表现为较明显的旋转流流态。辐射沙洲海域含沙量变化趋势与流场变化趋势基本一致。而对于西洋水道,由于涨潮流速大于落潮流速,涨潮冲刷占据主导作用,泥沙净输沙方向为由北向南,使其近30年(1979~2009年)来,总体呈现"北冲南淤"的变化特征。同时西洋东槽规模不断扩大,小阴沙面积逐渐减小,西洋东、西槽之间的水体交换正逐渐通过瓢儿沙中部和东侧水道进行。研究成果对于进一步认识并利用辐射沙洲意义重大。     

珠江磨刀门河口悬沙絮团特性及其影响因素研究

基于2013年洪季磨刀门河口拦门沙固定悬沙絮凝观测和同步水文泥沙、波浪实测数据,分析了细颗粒泥沙絮凝发育特征,探讨了细颗粒泥沙絮凝发育影响因素。结果表明,磨刀门河口悬沙絮团体积浓度存在垂向差异,表层较低,底层较高;絮团体积浓度小潮体积浓度大于大潮;絮团粒径垂向分布呈表、底层小,中层大的特点;流速与絮团粒径的关系存在大小潮差异,大絮团出现在低流速情况下,随着流速增大,特别是当流速大于0.6m/s时,难以形成较大的絮团,絮团粒径随着流速的增大而减小;磨刀门含沙量较低,远低于临界含沙量,含沙量对絮团的形成影响较小;河口盐度可能超过了最佳絮凝盐度,盐度对絮凝的影响不大;波浪对悬沙絮凝的影响体现在水体的扰动,适当的紊动可促进絮团的发育,但强烈的紊动则阻碍絮团的进一步发育,当有效波高大于0.43m时,絮团粒径与有效波高存在明显的负相关关系。研究结果有助于加深对复杂动力条件下珠江河口泥沙运动特性及物质输运过程的认识。     

长江口深水航道工程对盐水入侵的影响

长江口地区是我国经济发展的核心地带,但盐水入侵常常对当地的工农业生产及人民生活产生影响。对此,基于MIKE21水动力及盐度输移模块,建立了长江口—杭州湾大范围的二维潮流盐度数学模型,采用实测数据资料,在验证良好的基础上,探讨了深水航道治理工程对长江口盐水入侵的影响。结果表明,丁坝的修建改善了北槽水流条件,北槽上工程后盐度明显增大,涨憩时盐度变化最大,达6.4‰,北槽中大、中潮期间盐度工程后盐度增大,且在落憩时盐度增幅最大,达9.5‰,北槽下盐度亦有明显增加,但变幅相对较小;而南槽工程后盐度减小,且盐度过程线相对平稳;深水航道以北水域盐度等值线有前进趋势,而以南水域盐度等值线则有后退的趋势,杭州湾北岸水域盐度等值线工程后则略微前进。     

岔巴沟流域暴雨山洪水沙特征

受极端降雨事件影响,黄土丘陵沟壑区易发生暴雨山洪,造成重大灾害损失。为进一步了解工程与非工程措施导致的下垫面变化下的产流产沙特征,探究暴雨山洪的形成及致灾机理,基于"7·26"暴雨事件,以岔巴沟流域为研究区域,采用现场调查结合实测资料分析的研究手段,分析岔巴沟流域暴雨山洪特征。分析表明,在历时短、强度大、雨量多的极端暴雨事件条件下,岔巴沟流域形成流量较大、输沙量较低的陡涨陡落型山洪。径流量大的原因在于降雨量高、降雨强度大;输沙量较低的原因在于多年的退耕还林、封山禁牧等政策措施及水土保持工程措施。虽然岔巴沟的植被覆盖度较高,下垫面显著改善,但自然恢复的植被相对较少,坡面上仍存在大量坡耕地,在极端降雨事件下,仍会产生携带一定泥沙的山洪。     

The role of tidal asymmetry in characterizing the tidal energy resource of Orkney

When selecting sites for marine renewable energy projects, there are a wide range of economical and practical constraints to be considered, from the magnitude of the resource through to proximity of grid connections. One factor that is not routinely considered in tidal energy site selection, yet which has an important role in quantifying the resource, is tidal asymmetry, i.e. variations between the flood and ebb phases of the tidal cycle. Here, we present theory and develop a high-resolution three-dimensional ROMS tidal model of Orkney to examine net power output for a range of sites along an energetic channel with varying degrees of tidal asymmetry. Since power output is related to velocity cubed, even small asymmetries in velocity lead to substantial asymmetries in power output. We also use the 3D model to assess how tidal asymmetry changes with height above the bed, i.e. representing different device hub heights, how asymmetry affects turbulence properties, and how asymmetry is influenced by wind-driven currents. Finally, although there is minimal potential for tidal phasing over our study site, we demonstrate that regions of opposing flood- versus ebb-dominant asymmetry occurring over short spatial scales can be aggregated to provide balanced power generation over the tidal cycle.     

新疆河流泥沙通量测算方法研究

河流过流断面的泥沙通量为过流流量与泥沙浓度的函数,是对河流泥沙特征的最直观反应。随着我国深入实施泥沙总量控制制度,泥沙跨境管理的重要性日益突出,而掌握河流泥沙跨境通量的时空分布是落实总量控制制度、减少边界纠纷的重要前提,也可为泥沙治理决策提供依据。结合新疆多个河流1980年的年内逐日水沙监测数据,分析了含沙量及通量年内变化特征,并采用5种通量测算方法分析了泥沙通量的影响因素,获得了最优的通量测算方法。     

含沙量对分离鳃的水沙分离影响试验

为研究含沙量对分离鳃水沙分离效果的影响,通过对分离鳃与普通管进行9组不同含沙量的静水沉降试验,运用粘性颗粒的沉降特性分析了含沙量与沉速的关系。结果表明,含沙量对泥沙沉速影响很大,含沙量越大,泥沙下沉相同距离时所需的沉降时间越长,泥沙的沉速越小;在同一含沙量下分离鳃的沉速始终大于普通管沉速,当含沙量为10~80 kg/m3时,分离鳃沉速更大,水沙分离效果最佳。     

基于SW型向量分裂格式的钱塘江涌潮模拟

在有限体积法的框架下采用无结构网格,应用Steger-warming型的向量分裂格式求解黎曼初值问题的外法向数值通量,通过设置临界水深选取涨落潮期间曼宁系数模拟了钱塘江湖波的整体变形,并比较了沿程测点潮位数值计算与实测值.结果表明,该法可行、精度高、稳定性好,能较好地复演钱塘江潮位暴涨过程及涌潮的宏观特性.     

围垦工程对江苏省南黄海辐射沙洲海域潮流和悬沙的影响

为研究围垦工程对南黄海辐射沙洲海域潮流和泥沙的影响,基于嵌套的江苏省沿海二维水动力泥沙数学模型,模拟了江苏省沿海的潮流分布及南黄海辐射沙脊群海域的悬沙分布,分析并预测了远期围垦工程对潮流、悬沙的影响。结果表明,围垦工程改变了水沙环境,除个别海区,潮流动力大多有所减弱;除东沙东西两侧、条子泥南侧含沙量微增外,整体含沙量有所减小,含沙量明显减小的区域为条子泥北侧,为辐射沙洲海域围垦工程的建设提供了科学依据。     

高扬程提水引黄灌区渠道水沙分布规律试验研究

尊村引黄灌区是山西省一座大型多级高扬程提水灌溉工程,由于所引黄河水的泥沙含量较高,导致灌渠泥沙淤积问题十分严重,从而影响到了渠道的正常运行。为了掌握灌区渠道水沙分布规律,缓解渠道淤积问题,通过在尊村二干渠设立7个观测断面开展水沙监测,对渠道水流速度、含沙量及断面尺寸进行测定,并分析了渠道沿程流速和含沙量的变化情况与相互关系。结果表明,渠道的平均含沙量在0.7kg/m~3左右,沿程含沙量在0.63~0.82kg/m~3之间,总体变化不大,不同断面各个点流速的变化趋势大体相同,但变化规律不明显;右岸混凝土板衬砌,左岸未铺设,大多情况下右岸悬沙含量较左岸低;夏灌时的渠道含沙量大约是春灌时的2~3倍。研究结果可为灌区管理和节水减沙工作提供参考依据。