长江口北支涌潮现状分析

近年来,长江口北支中段新村沙整治和海门中下段围垦等工程的实施,使北支河宽不断缩窄,边界条件发生了变化,径潮流动力条件也随之发生变化。为了解近期北支涌潮的特性,采用自记潮位仪采集潮位数据、人工岸边观测潮头、抛设浮标观测流速以及快艇迎潮头(潮头追快艇)的形式观测涌潮。结果表明:涌潮主要发生在浅滩区域,包括青龙港上游及崇海汽渡上游浅滩处,涌潮高度分别约为0.63 m和0.74 m,在灵甸沙至崇海汽渡上游浅滩仍然存在一线潮现象。掌握涌潮生成、增强、衰弱及消失的大概位置,分析涌潮成因、形态和特点,能够为深入研究北支中上段河床冲淤变化与其特殊水动力条件间的相互作用机理提供基础资料,进而为稳定北支河势、合理开发利用北支航道提供技术支撑。     

长江口北支的形成和变迁

根据志书、历史地图及有关文献记载的地史和水沙资料,以年代、时间为序,结合地质地貌、水文泥沙、沉积动力等多学科分析,论述了长江河口在演化中出现的3代北支。3代北支均为长江河口一级汊道,由沙岛分隔而成,一般沙岛萌生在先,北支形成在后,现行北支形成于崇明岛成型1 000多年后。 当潮流作用超过径流作用时,北支便由河控通道转化为潮控通道,进入衰退期。消亡或更替的过程是：沙岛并岸,沙嘴跃移,河口束狭并向海推进。根据分析,在自然状态下,最长500 a,短则200 a,长江北支将自行消亡。     

长江口北支涌潮的一维数值模拟

本文利用二阶TVD格式对长江口北支的涌潮现象进行了一维的数值模拟,成功捕捉了涌潮现象。高阶TVD格式原用于计算气动力学中激波的自动捕捉,具有高分辨率、高精度、不产生假振而且适应性强等性能。本文涌潮现象的计算结果与实际观测结果基本相符,说明了这类格式也适用于求解水动力学中的间断问题。     

近年来长江口北支上段河床演变成因分析

通过分析1960-2006年所收集的水文、河道地形、人类活动影响等资料,详细研究了近年来长江口北支上段的河床演变特点和河势变化的成因,对北支上段河势变化进行了预测,并提出了治理建议.研究表明,通过上世纪90年代以来长江口北支的一系列人工圈围使北支上段和中段的渠化程度得到了提高,减少了河槽的摆动空问,这对增加北支上段主槽稳定性很有利,同时也增加了开辟北支上段航道的可能性,但由于北支进口段崇头边滩和青龙浅段的河床变化是北支上段河势变化的不稳定因素,因此需及时进行治理.     

长江口北支沉积特征及北支河道演变

通过对长江口北支CY、XL1、XL2及表层沉积物的沉积特征分析,揭示长江口北支沉积沙体在垂直方向上沉积相序的演变规律,北支表层沉积特征及其分布规律,进而探讨长江口北支河道的演变趋势,为长江口北支的进一步开发整治提供科学依据.     

1974年以来长江口北支沙洲演变过程遥感监测

1974年以来,长江口北支沙洲处于快速演变中。应用1974~2013年逐年的卫星遥感影像,对长江口北支主要沙洲的演变过程进行了分析。结果表明:长江口北支沙洲在40 a间处于不断地发育和消失过程中,以永隆沙和兴隆沙逐步并入崇明岛、新村沙发育形成并不断壮大为典型。此外,周围还有一些沙洲处于不断地形成、壮大和消失过程中。研究成果可为长江口北支沙洲的开发利用、生态保护等提供数据支撑。     

长江口北支综合整治问题分析和研究方向探讨

长江口北支综合整治是按照《长江口综合整治开发规划》中确定的"中缩窄方案"分步实施的。实施过程和续研论证表明,"中缩窄方案"存在一些问题:北支综合整治未充分考虑下段岸线开发利用,未结合开发利用进行治导线规划,近岸冲刷负面影响未得到应有重视,未进行区域产权利益分配。针对这些问题需要进行细化和补充研究,研究方向包括:沿岸排涝、防洪影响定量分析,北支下段深槽维持定量分析,北支上口入流条件改善方案、北支下段岸线综合整治工程方案研究和北支共建共享补偿机制研究。     

长江口北支倒灌对南支水域水质影响初探

为研究在长江口水环境问题日益突出的情况下,北支倒灌对南支水域水质的影响,以南支上段受北支倒灌直接影响的东风西沙水域为例,采用实测资料分析和数学模型计算结合的手段,就北支倒灌对南支水质的影响进行探讨。结果表明：一般情况下,北支水域水质条件劣于南支水域;北支倒灌明显影响东风西沙水域水质的时间为大潮期;北支倒灌污水进入东风西沙水域后,在可利用的淡水时段,部分项目的水质类别有所降低,北支倒灌对南支水域的水质有一定影响;鉴于北支倒灌的复杂性,需加强北支倒灌期南支水域与北支同步的水质监测。     

长江口北支水道水沙特性分析

从实测资料出发,结合水流数值计算成果,对长江口北支水道的水流、泥沙和含盐度等资料进行分析,得出了北支水道的水沙特性,并分析了水沙变化与河床变化的相互关系.北支水道在1958年南通河段河势控制后,径流分流比逐年下降,并渐趋稳定于3%左右.北支水道受径流影响越来越小,主要受潮流作用.随着水沙特性的逐年变化,北支水道0 m以下槽蓄容量逐年减小,并渐趋稳定,北支上段为逐年淤积最快的区域.由此反过来影响了水沙条件的进一步变化,使北支上段平均潮差增加,北支的会潮点由崇头附近下移至青龙港附近.     

长江口北支围垦对其水动力影响的数值模拟分析

20世纪50年代以来,上海市和江苏省两地对长江口北支实施了大规模围垦,使北支河宽大幅度缩窄,地形边界显著改变。在利用MIKE21_FM构建长江口—杭州湾二维垂向平均潮流数学模型,并用实测数据对模型进行验证的基础上,对北支大规模围垦前后的潮流场进行了模拟分析。研究结果表明：大规模围垦后,北支全河段平均高潮潮位抬升,平均低潮潮位降低;中上游河段涨、落潮流速增大,下游入海河段涨、落潮流速减小;南北支涨潮流汇流点上提至南北支交汇的崇头,涨潮动力增强。     

长江口北支近期水流泥沙输移及含盐度的变化特性

为了保障长江口北支的航运功能,满足沿江两岸引排水需求,对20世纪70年代以来长江口水文观测资料进行分析.结果表明:近期北支分流比持续减少,涨潮分流比大于落潮;洪、枯季涨落潮分沙比呈减小之势,且均大于相应的分流比.近年来,泥沙倒灌南支现象有所减弱;北支河段受径流影响逐渐减小,主要受潮流作用影响,但随着下段喇叭口逐渐收缩,...     

控制长江口北支咸潮倒灌支持南水北调

对上海市原水供应的形势和长江口咸潮入侵的态势进行分析.结果表明,在枯水季节,长江口水源地易受咸潮入侵影响,入侵路径为南支咸潮直接入侵和北支咸潮倒灌间接入侵(水文测验数据表明,后者影响较大);南水北调工程尤其是东线工程建成后,在枯水季节运行将减小长江口径流量,降低长江口水位,从而加剧咸潮入侵长江口水源地.为了既保护长江口南支河段淡水资源,又支持南水北调工程上马,上海市水务局已立项对控制北支咸潮倒灌的工程措施以及合理调度和配置长江水资源的非工程措施进行专题研究.     

Experimental hydrodynamic study of the Qiantang River tidal bore

To study the hydrodynamics of tidal bore, a physical modeling study is carried out in a rectangular flume with considerations of the tidal bore heights, the propagation speeds, the tidal current velocities, the front steepness, and the bore shapes. After the validation with the field observations, the experimental results are analyzed, and it is shown that: (1) the greater initial ebb velocity or the larger initial water depth impedes the tidal bore propagation, (2) the maximum bore height appears at an initial ebb velocity in the range of 0.5 m/s-1.5 m/s, (3) when the Froude number exceeds 1.2, an undular bore appears, after it exceeds 1.3, a breaking bore occurs, and after it exceeds 1.7, the bore is broken.     

钱塘江九溪涌潮重塑在工程实践中的探索研究

为保护钱塘江涌潮景观、减小涌潮危害,重塑钱塘江九溪涌潮,变潮害为潮景,使涌潮可赏、可控、安全。应用KFVS格式建立二维涌潮数学模型,在实测水文资料验证的基础上,计算优化方案实施前后的流场及涌潮传播特性,从构筑物近区涌潮高度、涌高明显的岸线长度和涌高明显的区域面积等3个指标综合评判涌潮重塑效果。通过物理模型试验,模拟涌潮的形成与传播过程,分析比较各方案实施前后工程区域附近涌潮传播过程的壅高、越堤等变化情况,进一步验证了重塑效果。研究结果表明,通过优化工程布局,采取工程措施,钱塘江九溪涌潮重塑具有可行性,既能保留九溪涌潮特性,又能实现安全观潮。     

长江河口南支河道近期演变与自动调整过程研究

基于长江河口1997年以来大量的数字地形图和水文泥沙实测资料,分析研究了工程影响下南支河段河床自动调整过程。结果表明：三峡水库蓄水以来,在来水量未变、来沙锐减背景下,南支河道水流流态较平稳,而河床持续冲刷,但2006年以后河床冲刷强度减小,现逐渐向冲淤平衡发展;河槽断面趋于窄深,白茆沙和新浏河沙沙体的变化对南支河段的稳定性影响较大,南北港分流口冲淤变化频繁,新浏河沙护滩工程起到了一定的“固滩、限流”作用,但并不能阻止新浏河沙和南沙头护堤前沿河床冲刷的势态。建议对扁担沙沙尾采取适当的工程整治措施。      

水沙数学模型技术在长江河口整治中的应用

为给河口整治提供参考和借鉴,基于DELFT3D模型系统建立了长江河口水沙数学模型,并利用实测水文、泥沙数据进行了率定、验证。大量实测资料验证结果表明,该模型的潮位、潮流和含沙量模拟平均精度分别可达91%,86%和72%,模型具有较好的模拟精度。该模型在长江河口治理规划研究、整治工程方案设计、施工设计、航道治理等方面应用效果良好,可为相关整治工程的决策和设计提供一定的技术支撑,值得进一步推广应用。