长江感潮河段潮波传播变化特征及影响因素分析

径潮相互作用是感潮河段水动力变化的典型特征,受其影响潮波传播具有明显的洪枯季及沿程变化。本文基于长江感潮河段天生港、江阴、镇江、南京、马鞍山及芜湖6个潮位站2002-2014年连续高低潮位资料及大通站月均流量数据,统计分析长江感潮河段潮波振幅衰减率、潮波传播速度及余水位坡度等传播特征值的洪枯季及沿程变化特征,并探讨这些潮波传播特征的变化规律及其主要影响因素。结果表明,潮波传播特征的洪枯季差异自上游至下游逐渐减小,其分界点位于天生港与江阴之间(其中,天生港和江阴站的多年平均洪枯季潮差差值约为0.01 m和-0.04 m);径流动力对潮波衰减的影响主要位于江阴以上河段,江阴以下河段主要受潮汐动力控制;径流驱动下余水位坡度引起的余水位及水深增加,导致潮波传播的有效摩擦减小,当流量超过某个阈值时潮波振幅衰减反而减弱,特别是上游马鞍山-芜湖段最为明显,统计结果表明该河段流量阈值约为33 000 m3/s。本文分析结果作为前人研究的重要补充,可为长江河口感潮河段径潮相互作用机制研究及河口治理等提供基础参考。     

考虑流量变化影响的西江感潮河道潮汐特征分析

本文基于2015−2017年西江感潮河道的潮位数据,应用非平稳潮调和分析模型NS-TIDE,研究了不同周期分潮振幅和迟角的时空变化特征、潮汐动力构成变化和潮波变形特征,并讨论了感潮河道中的潮位变形、极低潮位颠倒等现象的形成原因。结果表明,不同于全日、半日分潮振幅的沿程衰减和迟角的沿程递增,浅水分潮振幅先增后减,MS_f分潮振幅呈递增趋势、迟角有显著的增减交替变化;各个分潮的振幅洪季衰减速率大于枯季,迟角在洪季变化较大,表明径流顶托作用下的潮波向上游传播速度较慢。受径流、地形等因素的影响,在洪季和上游河段,MS_f分潮振幅更大,潮汐动力由主分潮向次分潮转移,M₄和M₂分潮振幅比的变化表明潮汐变形显著,MS_f与M₂、S₂分潮的振幅比较大时有最低低水位的颠倒现象。     

闽江感潮河段潮汐-洪水相互作用数值模拟

本文分析了闽江感潮河段洪水、潮汐特征,利用高精度GIS数据建立了基于非结构三角网的高分辨率洪-潮耦合模型,在闽江口重点区域的网格分辨率达到50~100m。选取竹岐断面作为径流边界并基于"2006.6.6"洪水过程设计了3组数值实验,模拟结果表明:相比于只考虑洪水或者潮汐,在耦合洪水和潮汐后,各代表站的模拟值与实测值更为吻合;在30年一遇洪水的作用下,闽江感潮河段各断面的原有潮汐特征都不同程度地被洪水信号所影响,其中,文山里和解放大桥站表现出明显的洪水特征,而峡南、白岩潭和琯头站则表现出洪、潮混合特征;从峡南到琯头对应河段在高潮时段流速减小而低潮时段则流速增大,说明该河段存在很明显的洪-潮相互作用。     

感潮河段船闸下引航道水沙运动及泥沙淤积

通过建立一维非恒定水流泥沙数学模型,对规则断面引航道中的水流泥沙运动规律及淤积特性进行了数值模拟计算,并对影响感潮河段船闸下泥沙淤积的各种因素(如干支流水位差、开通闸水头差、主流潮差等)进行了深入分析和研究。研究结果可为有关工程设计及运行管理提供参考。     

长江近口段水动力特征对来水变异的响应

三峡水库的调蓄作用使长江中下游的径流动力发生异变,并诱使长江近口段的潮汐动力发生变化。本文基于长江近口段近20 a的流量和潮位资料,运用水文学、统计学和调和分析的方法研究长江近口段的水动力特征对三峡水库调蓄作用产生的来水变异的响应。研究结果表明:三峡水库的调蓄作用使长江近口段的径流动力发生变化,泄水期1—3月多年月平均流量增幅达20%以上;蓄水期9—11月多年月平均流量减少,10月的多年平均流量减少8 488 m³/s。长江近口段径流动力的变化使潮汐动力发生相应调整,大通-江阴段保证率为10%～70%的高、低潮位显著下降,而保证率为80%～100%的高、低潮位则小幅上升。泄水期1—3月平均潮差和M₂分潮振幅减小,近口段的潮汐动力减弱;蓄水期9—11月平均潮差和M₂分潮振幅增加,尤其是10月份潮差增加最为显著,近口段潮汐作用显著增强。     

基于船载ADCP观测对罗源湾湾口断面潮流及余流的分析

基于对罗源湾可门水道的25 h连续走航ADCP观测,成功构建了沿走航断面共12个站位的连续海流时间序列,并对这些站位的潮流、余流以及潮通量等进行了分析。结果表明可门水道内的潮流为正规半日潮流,驻波性质明显,涨潮首先出现在水道中下层而退潮则首先发生在水道上层。水道内的潮流为往复流,水道南部M₂分潮流流速较大,并且其倾角自北向南逐渐增加。此外,水道两端的浅水区域内浅水分潮M₄振幅较显著。可门水道内余流呈现出两层结构,20 m以浅余流沿东北向流出海湾,并且出流的核心位置偏南,而20 m以深的余流沿西南向流入湾内,入流的流核位于偏北的近底层区域。对潮通量的积分计算表明通过可门水道进入罗源湾的潮通量约为4.81×108 m3。     

不同湍流模式下钱塘江涌潮水流三维模拟

钱塘江涌潮具有动力作用强和流速变化快等特点。涌潮水流紊动复杂,流速的垂向分布和紊动强度息息相关。通过涌潮水流实测资料的分析可以发现,涌潮作用下流速垂向分布在底部和上层存在差异。为研究涌潮作用下流速垂向分布的特征,应用基于非结构网格下有限体积法模型FVCOM对钱塘江涌潮河段水流运动进行三维数值模拟。考虑到涌潮紊动作用复杂且对流速的垂向分布起着重要影响,采用不同的湍流模式对涌潮传播过程中水流的运动特征开展研究。通过与涌潮河段实测资料的验证,复演涌潮到达前后水流运动特征,给出涌潮水流湍动能的变化过程。研究成果有助于深入认识涌潮水流紊动特征和流速的分布规律,为涌潮作用下物质输运的研究提供基础。     

基于船载ADCP观测对半封闭海湾湾口断面潮流及余流的分析（英文）

基于对罗源湾可门水道的25小时连续走航ADCP观测,本文成功构建了沿走航断面共12个站位的连续海流时间序列,并对这些站位的潮流、余流以及潮通量等进行了分析。结果表明可门水道内的潮流为正规半日潮流,驻波性质明显,涨潮首先出现在水道中下层而退潮则首先发生在水道上层。水道内潮流为往复流,水道南部M2分潮流流速较大,并且其倾角自北向南逐渐增加。此外,水道两端的浅水区域内浅水分潮M4振幅较显著。可门水道内余流呈现出两层结构,20m以浅余流沿东北向流出海湾,并且出流的核心位置偏南,而20m以深的余流沿西南向流入湾内,入流的流核位于偏北的近底层区域。对潮通量的积分计算表明通过可门水道进入罗源湾的潮通量约为4.81×10^8m^3。     

江苏大丰中潮滩大小潮周期沉积特征研究

于2007年7月28日至8月14日期间对江苏大丰海岸中潮滩进行了连续半个月的大小潮周期沉积的现场观测与采样,对采集的沉积物样品在室内进行了粒度、沉积通量和质量磁化率等的测试,结果表明:研究区中潮滩沉积物颗粒的粗细、沉积通量等与潮汐的周期变化关系不明显,而与波浪之间有着较为密切的关系;从中潮滩的上部到中部,再到下部,沉积物颗粒由细变粗,沉积通量由低变高,质量磁化率由小变大。此外,研究区的中潮滩沉积物质量磁化率与粒径组分中的细砂和极细砂关系密切。本项研究结果为微观尺度上潮滩沉积差异的分析以及潮汐韵律层作为高分辨率测年工具的适用性评价提供了参考。     

潮流作用下环礁断面的流动特征研究

本文首先通过循环水槽试验测量分析了正向和反向潮流影响下概化环礁断面的流动特性,试验结果表明：在正向流和反向流作用时,礁坪上仅存在亚临界流,并可观察到经典的壁面有界流动流速剖面特征;沿礁的平均水位与各个测线上的流速随潮流幅值的增大而增大。本文随后采用雷诺平均的Navier-Stokes方程并结合标准的k-ωSST湍流模型建立数值水槽,进一步研究了多种水动力与礁型因素影响下前后礁外礁缘处的流速变化规律。数值模拟结果表明：后礁外礁缘处的平均流速均大于前礁外礁缘处;平均流速随潮流幅值的增大而增大,随礁坪水深、礁坪宽度、潟湖宽度和礁前斜坡坡度的增大而减小;最后基于数值模拟结果提出了预测各种因素影响下前后礁外礁缘处流速的幂函数型经验公式。     

钱塘江河口潮波特性变化及原因剖析

为掌握钱塘江河口潮波特性的响应机制,采用小波分析法研究了该河口 6 个潮位长期观测站的年平均高、低潮位及年平均涨潮历时等时间序列的变化特征,结合该河口实施的治江缩窄工程及径流周期性变化,探讨了该河口潮波特性时空变 化的因果关系。结果表明：1953—2017 年,钱塘江河口呈现出高潮位显著抬升、涨潮历时缩短,低潮位在河口上段略有抬高、中段大幅抬升、下段变化不大的趋势;受治江缩窄工程进展、位置以及径流周期性变化等影响,各站潮波特性的变化在时间上存在差异;钱塘江河口的治江缩窄工程加剧了河口下段的潮波变形和潮波反射,增强了河口上、中段的河流特性,导致高潮位抬升、涨潮历时缩短,是造成潮波特性变化的主要原因;径流直接影响河口上、中段的潮位和潮流,此外,还通过流速变化改变河床地形而间接影响潮波特性。