温州瓯飞浅滩及其附近海域枯季悬沙输运机制研究

基于2013年4月瓯飞浅滩大范围海域的潮流和含沙量同步观测资料,运用机制分解法分析悬沙从小潮至大潮的输运特征,探讨不同水动力因子对悬沙输运的贡献率。结果表明:余流从小潮到大潮期间逐渐增加,河口区余流值最大,其次是北部岛屿区,南部海域最小。欧拉余流绝大部分方向向海,而斯托克斯余流方向向陆。单宽输水量以北部岛屿区最大,向陆输运,其次是瓯江口,向海输运,输沙量以大潮输移为主,其输沙强度和输沙方向在空间上差异明显。瓯江口和鳌江口、南部北部岛屿区和海域向海输运,而飞云江口和中部海域向陆输运。在各个输沙项中,河口区以平流输沙为主,而北部岛屿区、中部海域和南部海域以潮泵输沙为主。     

博贺湾海域悬沙输移机制分析

根据博贺湾海域大潮期间的水文泥沙实测资料,采用悬沙通量机制分解法将悬沙净输移通量分解为多个动力项,并分别从平流输沙、潮泵输沙和垂向净环流输沙三方面分析了悬沙输移机制。结果表明:博贺湾海域大潮期间拉格朗日余流基本沿涨潮方向,离岸越远,余流值越大,欧拉余流大小与拉格朗日余流相近,斯托克斯余流接近于零;平流输沙在悬沙净输移中占主导作用,其中欧拉余流输沙作用方向与涨落潮优势流相关;博贺湾海域潮泵效应输沙作用不强,潮泵作用由涨落潮潮流和含沙量在潮周期的不对称性引起;垂向余环流输沙作用很弱,垂向净环流输沙和拉格朗日余流和含沙量的垂向分布有关。     

黄河三角洲强侵蚀岸段海域的悬沙输运机理研究

基于2010年10月黄河三角洲强侵蚀岸段海域各站位的现场水文观测资料,分析了各站位流速和悬沙浓度的垂向分布,并采用水深对瞬时物质输移量分解法,估算了各站位的余流、单宽净输水量和悬沙单宽净通量以及潮流输沙各影响项的贡献。结果表明:研究海域潮流为流向与岸线大致平行的往复流,各站位潮周期内垂向流速的空间分布表现为十八井外海域的最大,其次为刁口河外海域,最小的为五号桩外海域。潮周期内单宽输水量的空间分布为十八井和五号桩外海域的较大,刁口河外海域的较小,且输水方向与欧拉余流方向一致。悬沙输移量分解计算表明各站位潮流输沙的主要贡献项为平均流输移项(T1)和斯托克斯漂移项(T2)。研究海域13m水深以浅区域的底沙可在相应区域的常见波浪作用下起动、悬浮,被潮流输运,造成水下三角洲侵蚀,这与根据1976-2005年的实测水深资料分析的结果相吻合。     

长江口北港主槽河道悬沙输运空间结构特征分析

长江口为多级分汊型中等潮汐河口,北港是长江口二级入海汊道,被规划为长江口重要通航水道,对其悬沙输运过程和规律的研究至关重要。根据大潮期间北港主槽横断面上均匀分布的5个站点的同步水沙观测资料,采用准调和分析等方法将观测数据分解为潮平均量和多个随潮波动量,以分析北港悬沙输运的横断面空间结构特征和各动力因子的贡献机制。研究结果表明:大潮期间北港主槽横断面总输沙量主要由余流输沙、半日潮流输沙和M_4潮流输沙构成,各部分输沙量空间结构差异显著。总输沙量在断面北侧大部分区域指向外海,南侧小部分区域指向上游。强径流作用下的海向余流输沙是构成北侧海向输沙的主要因子。在径流及微弯河势影响下,北侧河道断面落潮流输沙显著强于涨潮流输沙,致使北侧半日潮流输沙指向外海,其贡献机制仅次于余流输沙。南侧河道断面陆向输沙主要由半日潮流输沙和M_4潮流输沙组成,其中半日潮流输沙占主要部分。北港水下地貌结构和冲淤演变趋势与断面悬沙分布特征和输运结构密切相关。     

长江河口河槽水沙特性及其输移机制研究

基于2007年1、7月长江口大潮实测流速及悬沙量资料,运用数据统计和机制分解法分析各河槽水沙输移特性,结果表明:枯季优势流小于洪季,枯季北支、南支北侧、北港中下段、南槽南边滩为涨潮优势,其他河槽为落潮优势,洪季北槽口外为涨潮优势,其他河槽为落潮优势;悬沙输移主要驱动力为欧拉余流、潮泵效应、垂向环流和斯托克斯余流,欧拉余流在平流输沙中占主导地位,潮泵效应在潮流输沙中占主导地位,欧拉余流指向海,垂向环流和斯托克斯余流指向陆,潮泵效应除北港口外、南槽口外随季节变化外其余河槽指向海;不同汊道各输沙项的贡献随径流与潮汐潮流的相对重要性而变化。     

西洋水道水动力及悬沙输运特征分析

基于辐射沙脊群海域实测水文、泥沙资料,分析了西洋水道的水动力特征和泥沙沉降过程,并计算了实测测点的拉格朗日余流,同时对辐射沙脊群海域的冬夏季和大小潮的净进出水通道特征进行了分析。利用悬沙通量机制分解方法对西洋水道的泥沙输运机制进行了分析。分析结果表明:西洋水道内平流输运占主导地位,对悬沙净输运的贡献最大,余流是引起悬沙净输运的决定因素;水道内水深、地形复杂,海流在垂向上变化较大,导致含沙量垂向变化和潮周期变化,从而引起垂线净环流作用对输沙的负贡献。     

温州瓯飞浅滩海域悬沙输运特征及其来源探讨

基于2011年温州市瓯飞浅滩海域冬、夏季大、小潮共4次大面同步海流和悬沙观测资料,利用统计和物质长期输运机制分解方法,初步分析研究海域悬沙时空分布和水体、悬沙三维输运特征.结果表明,海域悬沙浓度平面上呈现近岸高、外海低,高浓度区出现于河口,浅滩外沿存在相对低值区的分布格局;垂向分布受复杂水动力(包括波浪、潮流、径流和沿岸流等)影响具有准直线型、抛物线型以及混合型分布等多种分布形态,且底层悬沙浓度与流速变化趋势具有虽同步但存在一定滞后的特性.水体与悬沙长期输运受径流、风生表层流、闽浙沿岸流等多种作用影响,存在明显季节变化和区域特征;其中河口站因径流作用表层输运强度大于其它区域,中底层泥沙由于波流共同作用影响、河口区显著的潮泵效应使得冬、夏季输运特征迥异;浅滩站表层水沙输运主要受风生表层流影响,中、底层的悬沙因潮致余流作用多指向岸线,外海受闽浙沿岸流的影响加强,垂向上输运强度差异减小.浅滩海域泥沙的主要来源为海域来沙(浙江沿岸流输沙和外海沉积水下沙洲的再搬运)和瓯江、飞云江的河流陆域输沙.     

伶仃洋洪季悬沙分布特征及变化过程分析

根据珠江三角洲伶仃洋河口2003年洪季(7月)潮流、泥沙和盐度现场观测资料,通过对悬沙分布特征及变化过程进行深入分析,结果表明:伶仃洋河口洪季的悬沙浓度在径流、潮流作用下具有明显的潮周期变化,泥沙再悬浮多发生在落急、涨急后1～2小时;在0303站附近形成最大混浊带,在最大混浊带上游段,呈现涨潮优势沙,泥沙净向陆输移,而下游段,呈现落潮优势沙,泥沙净向海输移;泥沙纵向输移机制分析表明,拉格朗日输沙、潮汐捕集输沙和垂向净环流输沙是伶仃洋泥沙运动的主要形式.     

杭州湾北岸弧形岸段悬沙净输移分析——以龙泉—南竹港岸段为例

基于杭州湾北岸龙泉-南竹港弧形岸段的实测水文泥沙资料,利用余流分析和悬沙机制分解方法对该岸段的悬沙输运变化特征进行分析,并经2004-2005年地形冲淤验证.结果表明:龙泉-南竹弧形岸段的动力条件相对较弱,余流表现为总体向西流动,特征为"两头大、中间小",机制分解得出悬沙输运以净进为主,各动力项中主要以平均流项和stokes漂流项为主,平均输沙率方向受平均流项控制,涨落潮挟沙强度对净输沙也有一定的贡献,并导致研究区西部岸段出现逆向输沙;余流和机制分解结果表明海岸的中部及东部为悬沙的主要落淤地带,而西部则冲刷加深,这与地形的冲淤分析相一致.     

近60年来珠江三角洲河床演变分析

20世纪50年代至21世纪初的实测河床地形资料分析表明,珠江三角洲网河区干支流河道及主要入海水道在人类活动及来水来沙变化的共同影响下,出现了不同程度的下切演变。西江干流河道在1999年前以淤积为主,1999年后,随着人类活动强度的增大,河道严重冲蚀。北江干流河道在1960年前呈自然淤积的状态,1960年后,河道河床严重下切。20世纪60年代至90年代末珠江三角洲支流河道普遍下切,且程度不均。20世纪90年代初至21世纪初,珠江入海口门水道中,洪奇沥和磨刀门水道下切较为明显,蕉门及崖门水道受采砂影响,出现异常深坑。初步分析表明来沙减少对西江河床下切的最大贡献率约为26%,采砂活动和航道整治是珠江三角洲快速下切的主要原因。     

长江河口北槽近期盐淡水混合与悬沙输运研究

基于2013年枯季大潮期间在长江口北槽河道现场定点观测数据(包括潮流、悬沙浓度、盐度),通过对盐水入侵影响水流结构及泥沙运动过程的分析,对北槽河道盐淡水混合与悬沙输运进行了研究。结果表明:观测期间,北槽河道纵向及垂向受不同程度的盐度梯度影响,涨落潮过程中垂线流速不再保持无潮河流的分布规律,河口水流结构发生改变,促使出现上层水流向海、下层水流向陆的河口环流。在多重因素作用下,特别是环流阻碍了河流泥沙的正常下泄,并有利于底层泥沙上溯,出现上层输沙向海、下层输沙向陆的现象。各段河道中,垂向净环流项均向陆输沙,但向海的平流输沙及潮泵输沙作用更强,所以观测期间悬沙表现均为向海净输移。     

珠江三角洲河网径流输运过程对河床地貌的影响

通过珠江河口平面二维潮流数学模型,对不同地形条件下珠江三角洲河网区径流输运过程进行了分析。结果显示河床下切导致蕉门、虎门的潮汐动力加强,分流比减小,而磨刀门的分流比则有所增加。由于河床容积的增加,主要河道余流流速均有所减少,但由于北江干流分流比的下降,其余流流速减小趋势尤为明显。     

枯水期磨刀门水道纵向盐度变化分析

以2005年西、北江三角洲网河区枯水期同步水文测验资料为基础,分析了磨刀门水道沿程测点在半月潮周期内分层余流、分层单宽盐通量与断面单宽盐通量的变化规律.实测数据表明,枯水期磨刀门水道下游底层余流以向陆为主,上游底层余流基本向海;全河段表层余流均向海.对断面单宽盐通量而言,中下游河段小潮阶段为负,大潮阶段为正.由此可见磨刀门水道咸潮是在小潮期上溯,而在大潮期消退.     

黄河内蒙古河段来沙组成对河道淤积影响研究

泥沙输移不仅受水流和边界条件的影响,泥沙粒径的粗细会直接影响泥沙的输移过程,引发河床的冲淤调整.黄河内蒙古河段的淤积不仅受水沙量的影响,支流和干流来沙组成的影响也不可忽视.本文以水文站的实测资料为基础,结合孔兑取样结果,以三盛公-头道拐冲积性河段为对象,分析了1960-2005年悬沙组成的变化特点、分组泥沙的冲淤特性及支流不同来沙情况下干流、孔兑来沙组成对河道淤积的影响.研究表明,孔兑来沙量少时,沿程悬沙组成略有细化相应的河床冲淤调整取决于干流来水来沙条件;孔兑来沙量大时,对于冲刷时段沿程悬沙组成略有粗化,对于淤积时段悬沙组成沿程明显细化,但头道拐的悬沙组成并没有因为支流来沙量大而发生明显的变化,表明孔兑粗泥沙基本都淤积在河道中,对干流淤积产生较大影响.研究提出的内蒙古河段淤积泥沙来源的相关成果,可为区域防洪减淤措施的研究提供参考依据.     

辽河口水沙演变特性

辽河口水沙主要受涨潮流的落潮流的影响。文章介绍了涨潮流和落潮流的运动特性、悬沙分布、输移特性和平面演变以及对入海河道的影响。     

强潮作用下钱塘江河口潮余流特征研究

钱塘江河口是典型的强潮河口,研究其潮余流特征对于深入了解强潮特性及潮汐资源开发利用具有重要意义。采用钱塘江河口枯季大潮期沿程5个站点连续5 d高频次的流速、潮位、水深等观测数据,分析了强潮作用下潮流、水深及余流的时空变化特征,讨论了余流与水深、潮差的关系。结果表明:在强潮作用下,河口下游段水流向陆净输运,余流主要受斯托克斯余流控制;上游段水流向海净输运,余流主要受欧拉余流控制。大潮期前期阶段,向陆输运的余流促使河口段出现蓄潮现象,水深持续增加,后期阶段余流与潮差具有极强的相关性。     

洋山海域悬沙输运的空间结构特征分析

位于长江口和杭州湾外的洋山海域因建有中国首个离岸式深水港口而倍受学者们的关注,尤其是海域内的水沙输运特征十分重要。基于一个大潮周期海域内多个站点上的水文泥沙观测资料,利用准调和分析将观测资料分解成多个波动频率上的组成部分,从而对各个水动力因子所驱动的悬沙输运的空间特征进行分析。研究认为,半日潮流输沙和余流输沙是该海域悬沙输运的主要部分,且两部分输沙函数在南北海域和垂向结构上都呈现显著的差异性。海域北部半日潮输沙较强且朝向涨潮流方向,而海域南部输沙规律较复杂。余流输沙大都朝向落潮流方向,且呈现"南强北弱"、"表强底弱"的特点。海域全日潮流输沙和M4分潮输沙均较弱。     

金塘水道的悬沙输运和再悬浮作用特征

根据1986年秋季和1987年春季金塘水道内十个站点的大、中、小潮的流速和悬沙浓度的同步观测资料,利用悬沙质量守恒原理,分析了金塘水道的悬沙输运和再悬浮作用特征。水道与外海的悬沙交换、水道内悬沙与底质的泥沙交换分别使水道内的悬沙质量平均每小时发生2%~10%和7%~14%的变化,前者小于后者。水道与外海进行悬沙交换时,水道向外海输出悬沙,大潮周日输出的悬沙质量比小潮大2个数量级。在悬沙与底质的泥沙交换过程中,大潮和中潮以再悬浮作用为主,小潮以沉降作用为主,在一个大小潮周期中,再悬浮作用强于沉降作用,水道底床发生侵蚀。再悬浮通量与流速、(τ-τcr)/τcr具有一定的正线性关系(τ为底部切应力,τcr为临界再悬浮切应力)。再悬浮系数处于10-4kg.m-2s-1量级,与(τ-cτr)/τcr不具有明显关系,底质沉积特征是影响再悬浮作用和再悬浮系数的重要因素。     

磨刀门水道洪水水位变化的分析

西北江干流洪水进入河网纵横的珠江三角洲以后，经八大口门出海。由于受人类活动的影响，洪水的下泄多受到一定的沮滞。本文试以磨刀门水道为例，进行洪水水位变化的分析。1样本的选取自天河以下，多年以来建造了许多水利工程，主要有：1973年磨刀门石峡河东、西河口水闸建成；     

杭州湾悬沙净输移机制探讨

以杭州湾的水、沙实测资料为例，通过机制分解、谱分析和小波分析，表明杭州湾潮流对悬沙输移的贡献只在低频部分起主导作用，流速与含沙量存在高频相关，这种高频变化机制对悬沙输移十分重要。