岛群海域环境下泥沙运动及地形冲淤变化数值模拟研究

建立波浪、潮流共同作用下泥沙运动及地形冲淤积变化数学模型,并根据2007年4月份实测水文泥沙资料对模型进行了验证,验证表明,潮位、垂线流速、流向及含沙量过程的计算值与实测值吻合良好;波浪、潮流共同作用下悬沙引起的冲淤变化与实测冲淤分布趋势基本一致,较好地复演了洋山港工程建设后海域流场、含沙量场和地形变化.运用该模型对洋山深水港西港区工程方案进行了数学模型研究,研究表明,汊道方案实施后,由于颗珠山汉道的存在,使得通道内水流向北偏移,使得通道北侧西部流速较工程前流速有所增加,使西港区地形基本保持冲淤平衡略有冲刷;颗珠山汊道的存在,能够继续保持目前通道南侧淤积,北部刷深的格局,对西部港区的建设是有利的.     

海河口平面二维潮流水沙数学模型研究

针对海河口水沙输移及边界特点,建立了海河口平面二维潮流水沙数学模型。采用1995年10月5～6日小潮及11～12日大潮的实测资料对模型进行系统验证,结果表明,模型计算的潮流流速和含沙过程与实测资料较接近,涨潮、落潮流场与流场变化过程也较符合实际。该模型可为海河防洪排涝与河口治理开发研究提供技术手段。     

复杂河口汊道封堵水沙问题研究

摘 要：对复杂分汊河口次要汊道进行封堵围垦可以获得土地资源。以瓯江口南口封堵为例研究了复杂河口汊道封堵问题。首先对复杂的瓯江口的自然条件和冲淤演变进行了分析；其次，使用二维波浪潮流泥沙数学模型、波浪潮流泥沙物理模型及三维潮流数学模型等研究手段，对瓯江南口现潜堤加高进行了封堵后的二维潮流场、泥沙场、地形冲淤变化和三维潮流场进行了模拟研究，对瓯江泄洪排涝的影响进行了计算和分析。研究结果表明，从对周围水沙环境和瓯江泄洪排涝的影响角度考虑，将现潜堤加高进行南口封堵的方案是可行的。     

开敞型海湾大型油码头平面布置优化研究

在开敞型海湾合理布置大型水工建筑物是一个值得探索的课题。本文通过潮汐海湾物理模型试验，结合对实资料的分析，对我国东南沿海某开敞型海湾扩建大型油码头三个平面布置方案进行了论证。     

开敞型海湾大型油码头平面布置优化研究

在开敞型海湾合理布置大型水工建筑物是一个值得探索的课题。本文通过潮汐海湾物理模型试验，结合对实测资料的分析，对我国东南沿海某开敞型海湾扩建大型油码头三个平面布置方案进行了论证，确认了试验区内较为可行的工程布置。最后，提出了在开敞型海湾内合理布置大型水工建筑物的几点看法。     

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。     

潮汐通道系统动力地貌演变的数值模拟研究进展

潮汐通道系统在我国及世界都有广泛分布,其动力地貌演变过程具有较强的特殊性和复杂性.本文从潮汐通道系统动力地貌演变数学模型的底床状态、水动力、泥沙输运和地形更新等模块方面,系统总结了国内外近几十年来主要研究进展,特别是对潮平均法、地貌快速判定法、联机法和并行联机法等几种不同的地形更新方法及其动力地貌模拟效果进行了重点分析与探讨,指出波流共同作用下的泥沙运动与不同时空尺度的动力沉积过程的耦合是未来研究的重点和方向.     

盐城滨海港远期规划对周边水沙影响的数值模拟研究

盐城滨海港位于江苏省北部废黄河三角洲侵蚀性海岸最凸出岸段,滨海海域近岸波流动力较强,泥沙运动较为活跃;深水贴岸、水下地形复杂,水下岸坡受侵蚀较明显。利用实测水文泥沙资料和平面二维波浪潮流泥沙数学模型,定量分析了盐城滨海港远期规划方案对现有港区和周边河口的水流、含沙量的影响,重点剖析了正常天气和大浪天气下30万t级航道的回淤特征和淤积原因。研究结果表明:工程实施不会大范围改变滨海海域的水沙动力特征,影响主要集中在工程区附近;航道开挖后沿程普遍淤积,形成一个以含沙量峰值为中心的泥沙淤积体,向港内及外海航道淤积厚度逐渐减小;大浪天气下,日最大淤强能达到正常天气下的24倍,但也小于0.2 m/d,不存在骤淤碍航问题。     

北部湾海南东方电厂取、排水口泥沙数值模拟研究

海南东方电厂濒临北部湾，受波浪、潮流作用，水沙运动复杂。针对工程特殊地理位置和自然条件，建立北部湾海区波浪与潮流共同作用下的平面二维泥沙数学模型，对海南东方电厂取、排水口的泥沙问题进行了研究，研究结果可以为工程方案设计及运行维护提供依据。     

连云港核电站附近海域泥沙冲淤计算研究

利用连云港地区的实测资料，对窦国仁输沙关系式进行了率定和修正，推导出新的潮流和波浪共同作用下的挟沙力关系式，进而建立了非恒定的平面二维不平衡冲淤计算数模并用实测和河工模型资料进行了验证。验证表明，计算结果符合实际。用经过验证的数模，对连云港核电站各种取、排水工程布置方案进行了冲淤计算，为方案的优选提供了科学依据。     

潮汐汊道开发中的水环境问题

以山东半岛月湖和海南岛博鳌港为例 ,论述人类开发活动对潮汐汊道带来的生态系统问题和航运防洪问题。在山东半岛月湖 ,为海水养殖而进行的口门围封和潮间带围垦造成了涨、落潮历时和潮流流速格局的变化 ,进而引起纳潮海湾的淤塞和水体交换的滞缓 ,最终导致生态系统的恶化 ,使海水养殖业蒙受损失。在海南岛博鳌港 ,口门航道的整治问题突出 ,但如果设计不当 ,航道整治工程的实施将给港内沿岸地区带来极大的洪水风险 ,使现有开发工程的设计不能满足防洪的要求。分析表明 ,潮汐汊道开发中所产生的水环境问题的解决 ,无论是生态系统修复 ,还是海滨城市的风险与安全问题 ,都需要多学科的交叉研究。     

多年围填海工程对湛江湾水动力环境的影响

湛江湾为一半封闭海湾,从2003年开始湛江湾进行了多次围垦造地工程,水域面积已减小3.2%,围填海工程必将造成湛江湾水动力环境的变化。采用平面二维水质数学模型,在对潮位、潮流实测数据验证的基础上,对湛江湾不同年份围填海工程实施后的潮流动力变化进行模拟,对比了湾内流态分布和特征点流速变化,计算了海湾纳潮量的变化,分析了围填海对于湾内水交换能力的整体及局部影响。模拟结果表明,围填海工程对湾内流场的影响仅限工程附近水域,对湛江湾主航道流速影响较小;纳潮量随湾内水域面积的减小而减小,2015年湛江湾纳潮量与2003年相比总体减小3.4％。对于深水区围填尤其是伸入到主流区的围填海工程,由其引起的水动力环境改变和纳潮量变化都比较大,应引起足够重视;湛江湾多年围填海对于工程附近局部水域的水交换能力的影响显著,其中宝满港区由于位于深水区且伸入到主流区,导致水交换率变幅较大,在远期岸线规划应结合污染物治理方案进行。     

海南红塘湾潮汐不对称性分析

基于海南红塘潮位测站2016年3月至2017年3月实测潮位资料及8个临时站点8月9—20日大、中、小全潮实测完整潮位资料,应用偏度与复分析方法,研究了红塘湾潮汐特征及潮汐不对称现象,探讨了红塘湾毗邻海域潮汐不对称性分布特征及机理。研究认为,作为开敞式弧形海湾,红塘湾海域为天文潮主导的不正规全日潮,主要分潮K₁,O₁及M₂等振幅自岸向海稍有减小,迟角自东向西逐渐增大;全年潮汐不对称性表现为落潮主导;潮汐不对称主要受K₁-O₁-M₂分潮的相互作用控制,短时间尺度随其相互作用在大小潮期间波动,长时间尺度受K₁与S₂分潮相互作用呈半年周期性变化,空间上由岸向海、自西向东逐渐减弱,水深相近的湾内变化较小且与湾外有明显区别;以天文潮主导的开敞弧形海湾,潮汐不对称性时间上受各天文潮分潮相互作用影响,空间上受地形要素控制,距岸近、坡陡、水浅时潮汐不对称性更强。     

强潮河口拦门沙航道回淤及治理措施

针对瓯江口边界地形复杂、岛屿众多、口门以上河段存在高含沙量浑浊带以及底沙级配分布宽的特点,分析了强潮河口拦门沙演变规律及成因,应用波浪与潮流共同作用下的二维泥沙数学模型,研究拦门沙航道开挖后的回淤及治理措施。数学模型中引进前期含沙量的概念,得到了潮流挟沙能力公式,给出了波浪作用下浮泥引起航槽回淤的模拟方法。在瓯江口潮流与含沙量验证基础上,进行了拦门沙航槽开挖后悬沙、底沙与浮泥引起航槽回淤的验证计算,计算的淤积厚度及沿航线分布趋势与实测值比较接近。在此基础上,研究了瓯江口拦门沙航道治理原则、措施及工程对水动力泥沙环境的影响。     

潮汐汊道稳定性研究综述

从时间 流速不对称特征、纳潮量 过水断面面积关系、水动力特性、泥沙运动及动力沉积地貌过程的角度,综述了潮汐汊道稳定性研究的进展,指出今后潮汐汊道地貌形态动力学研究的主要课题有探求纳潮量 过水断面面积关系物理机制、阐明潮汐汊道水沙运动及沉积地貌相互作用过程、揭示淹没型潮汐汊道稳定机制及拓展复合型潮汐汊道研究等。     

入海感潮河段堵坝对河口淤积特性影响的数值模拟研究

通过建立二维水沙模型,采用数值计算方法模拟了某堵坝至潮汐河口4 km之间河道10年内的淤积情况,得到了不同断面的淤积高程,计算结果与物理模型试验相吻合.结果表明:河道整体淤积速度先快后慢,淤积厚度由堵坝位置向河口递增.     

波浪潮流共同作用下长兴岛海区二维悬沙输运数值模拟研究

根据近岸地区波浪、潮流与泥沙运动的规律,把波浪运动概化为在潮周期中具有时均意义的波浪流分布场,将波浪辐射应力以及波流底部剪切应力耦合到潮流运动方程和悬沙输运方程中,建立了非结构网格下近岸波浪和潮流共同作用下的二维悬沙输运数值模型。时间离散采用欧拉向前格式,空间离散采用有限体积法的显式格式。将模型应用于矩形海湾实验和大连长兴岛附近海区悬沙冲淤过程的实际算例。结果表明:波浪对潮位影响很小,但是对近岸流速有较为明显的影响;波流共同作用对近岸泥沙浓度影响比单纯考虑潮流作用可提高40%～100%的幅度。     

水动力模型在平原感潮河网地区的研究与应用

根据平原感潮河网的水力特性，研究复杂河网非恒定流计算问题，利用圣维南方程组、节点连续方程及边界条件建立了水动力数学混合模型。将模型应用于宁波市鄞东南水系的河网计算，并利用2005年“麦莎”台风实测水文资料对模型做了检验。验证结果表明，建立的水动力数学模型是可行的，可以用于平原感潮河网地区的水力计算。