长江口北支枯季盐水倒灌变化趋势分析

基于2007年以来长江口北支枯季实测潮流和盐度资料,1983年以来枯季分流比成果以及历年河势监测资料,分析了北支盐度分布特征和盐水倒灌影响区域及其强度变化趋势,探讨与之相关的影响因素。结果表明:盐度沿程分布差异较大,垂向存在明显梯度变化;北支盐水倒灌强度与上游来水关系较为密切,大潮期主要影响北支进口区域,小潮期较弱;2015年以来,小潮期北支进口盐度未超过0.45(饮用水标准);白茆沙北水道盐度显著高于南水道,落潮期盐度高于涨潮期,盐水主要来自北支,但对该区域影响较小;近期北支进口落潮分流比小幅增大,涨潮分流比持续减小,入流条件稍有改善,北支盐水倒灌呈减弱之势。     

长江口北支缩窄工程对水动力环境影响数值分析

为分析长江口北支缩窄工程对长江口南北支水动力环境的影响,建立了长江口-杭州湾二维垂向平均潮流数学模型,对长江口北支缩窄工程前后的潮流场进行了数值模拟研究。研究表明:工程实施后新岸线的走向顺应了涨落潮流主流流向,南北支潮流特性基本不变;缩窄工程减小了北支入海口门的河宽,导致北支涨潮量明显减小,达到了减轻北支咸潮倒灌南支的目的;工程后整个河道的高潮位均有不同程度的降低,对北支两岸的防潮将产生积极影响;低潮位有增有减,但是变化幅度相对不明显,仅对北支中上段的排涝有略微影响;从全河段来看,工程后涨潮流速除了三条港河段增大外,其余河段均有不同的减小;而落潮流速总体增大。     

长江口洪季水动力对海平面上升的响应特征

考虑到海平面上升对长江口水动力构成的严重威胁,该文基于MIKE21软件建立了长江口二维水动力数学模型,采用实测潮位、流速以及流向资料对模型进行了验证。对相关文献和IPCC报告进行总结归纳,得到2100年海平面保守上升值约为0.5 m。运用验证好的数学模型对海平面上升0.5 m后长江口洪季水动力进行了数值模拟。计算结果表明:海平面上升后,涨潮时间增长,落潮时间缩短;海平面上升0.5 m后,长江口南北支、南北港以及南北槽高潮位增加了0.43 m–0.46 m,高潮位增幅沿程向上减小,北支上段涨潮动力受阻较明显(潮位增幅较大);海平面上升0.5 m后,北支流速增幅比南支大,北支上段落潮流量增幅达82.8%,对北支水道的发展有利。总体而言,海平面上升对目前长江口沿岸的标准构成了一定威胁,但对已经衰退的北支水道有利。     

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。     

长江口整治工程对分水分沙年际变化的影响分析

为了研究长江口深水航道整治工程对水文泥沙过程的影响规律,基于1998~2009年长江口南北港、南北槽的水沙测验资料,分析了整治工程引起的南北港、南北槽分流分沙变化。结果表明,整治工程的实施对南北港涨落潮分流分沙比、净泄潮量及净泄沙量影响不大。一期工程的实施后,北槽落潮分流、分沙比减小,南槽落潮分流、分沙比增加;二期工程实施中,南北槽的落潮分流、分沙比均保持在较为稳定的状态;随着三期工程的实施完毕,南槽的落潮分流、分沙比持续增加,北槽的落潮分流、分沙比呈减小的趋势。     

地形变异条件下长江口南港河段水动力变化

1958—2010年,长江口南港河段河槽断面形态呈“U”型和“W”型交替变化。基于二维潮流数学模型,模拟了1958,1973,1997和2010年长江口地形条件下的水动力变化,进而分析了地形变化对潮波传递和潮流运动的影响。研究表明,南港河段水动力与地形变化密切相关。自1958年以来,南港河段潮差逐渐减小,潮波变形逐渐加剧;潮流与瑞丰沙发展变化联系紧密;1997年,瑞丰沙范围最大时,南港流速平面上呈复式分布,长兴水道为涨潮占优,其他年份,落潮占优,南港主槽始终为落潮占优;南港落潮分流比自1958至1973年明显降低,1973年后趋于稳定,为50%左右,随地形变化较小。     

长江口北支河槽演变与滩涂资源利用

由于长江口北支河槽上口进流条件恶化,分流比减少,北支处于衰亡之中.适度开发利用北支丰富的滩涂资源,可拓展上海社会、经济可持续发展的空间.为提升北支综合利用价值,除了在北支下段实施促淤圈围工程外,建议在江苏海门江心沙区域开挖人工运河,引一定量的长江水进入北支,维持北支水道的水深.     

不同水文条件下通州沙河段沿程分流分沙特征

通州沙河段受径流与潮流双重作用,江中沙洲、暗滩交替分布,江心洲滩冲淤演变剧烈,航道边界条件不稳定。通过三维水沙数学模型对天然河段洪、枯季水流条件的沿程分流、分沙比及滩槽过渡断面的水沙交换特征进行分析。结果表明,通州沙东水道是主要的涨落潮通道,落潮时上游分流比约90%,往下游分流比逐渐减小至75%左右;涨潮时东水道下游分流比约70%,上游段受西水道漫滩流影响东水道分流比增至85%~90%。洪、枯季落潮期间通州沙东水道的分沙比较对应的分流比有所增加,洪季涨潮期间通州沙东水道的分沙比较对应的分流比有所减小,枯季时变化相对不明显。通州沙下段左缘水流交换和悬沙交换的格局相同,均以槽向滩为主,狼山沙右缘水沙交换通量较小。     

长江口北支沉积动力变化及对人类活动的响应

人类围垦活动对长江口北支沉积动力环境的变化具有重要影响。从自然河势调整和人类围垦活动两个方面分析了长江口北支的演变情况。长江口北支于1970年修建的立新坝使得分流角几乎增大到90°,分水分沙比急剧下降,由1915年之前基本稳定的25%下降到目前的5%以下;涨潮流的含沙量远远大于落潮流,水沙倒灌,在大潮时更为明显。根据近百年来长江北支的演化过程,认为长江口的沉积动力环境变化可分为3阶段:①第一阶段(1931年以前)。自然河势调整过程,河势演变缓慢,水动力以径流作用为主。②第二阶段(1931～1970年)。受洪水造床作用和人类活动的共同影响,水动力以径流作用向潮流作用转变。③第三阶段(1970年后)。人类活动对北支沉积动力的变化过程起主导作用,涨潮流大于落潮流,净向上输沙,北支趋于淤废。     

长江口盐水入侵特征及规律

在分析长江口2002年3月枯季全潮水文测验资料的基础上,建立了“长江口—杭州湾—舟山群岛”海域大范围二维水流盐度数学模型,对长江口盐水入侵的特征及规律进行了研究。结果表明:受北支盐水倒灌影响,时间上南支某些水域不同于一般的涨(落)憩时盐度达到峰(谷)值,而是涨憩时盐度达到谷值,落憩时盐度达到峰值;空间上南支盐度分布在大潮期间呈现出“高—低—高”的格局,口门处的盐度在涨憩时明显大于落憩时,数值模型计算结果与实测数据分析相一致。同时,通过对北支潮径动力分析可发现,外海潮差越大,上游径流量越小,北支盐水倒灌南支的可能性越大,即北支口分流比随上游径流量呈指数增长,而与外海潮差成反比。研究成果可供研究长江口盐水入侵科技人员参考。     

和畅洲段分流比及河槽容积与航道条件关系研究

为了提高对长江下游和畅州汊道演变规律的认识,以该河段大量实测资料为依据,从分流比、河槽容积以及航道条件的相关关系出发,分析了其河势的演变及航道存在的主要问题。研究表明,在和畅洲右汊分流比小于30%、0 m以下河槽容积小于0.8亿m3时,航道条件总体趋于恶化。对和畅洲水道河势控制和航道整治思路进行了初步的探讨,建议采取的工程措施包括,适当加大右汊分流比、增强右汊水流动力条件、稳定并提高右汊现有河道容积。     

汊道悬移质分沙模型

本文在考虑了分汊河道分流时横向环流作用的基础上，求出了汊道悬移质分组泥沙分沙比与分流比、分汊口附近地形的关系，以及全沙含沙量和级配等，应用该模型对荆江分流道以及长江上的一些分汊河道作了定性分析和验证计算，并与用其它模型计算的结果作了对比分析，本模型计算结果符合更好。     

赣江入鄱阳湖北支封堵对尾闾河网水流特性影响试验研究

赣江下游尾闾河道为冲积性多级分汊型河道,主要分为西河、东河,西河分汊为西支和北支、东河分汊为中支和南支。由于水文情势的改变使得赣江水环境和航行条件恶化,拟封堵赣江入鄱阳湖北支以改善水流条件,而对河道的封堵会改变其它支流的水流条件。所以基于物理模型试验,通过分析北支封堵后赣江下游尾闾河网水位、流速、分流比等水流特性的变化,探讨入鄱阳湖北支封堵对尾闾河网水流特性的影响,为赣江尾闾河道整治提供技术依据。试验结果表明:封堵入鄱阳湖北支后,西河分流比减小,东河分流比增大,西支、中支、南支分流比增大,且水位都有所抬高,此外,由于分流比增大,西支、中支、南支部分断面流速增大。     

感潮分汊河道平均分流、分沙比确定方法探讨

在感潮河段,汊道分流、分沙比随涨落潮过程的变化而变化,进行全潮施测较为困难。基于镇扬河段和畅洲汊道、扬中河段太平洲汊道的两次全潮水文测验,探讨了汊道平均分流、分沙比的确定方法。结果表明：涨潮过程中,分流、分沙比变化主要受涨潮流影响,变幅较大,且在高高潮前约2 h,主汊涨潮分流比、分沙比达全潮最大;落潮期间,分流、分沙比变化主要受主、支汊河道阻力对比影响,变幅较小;落潮流对分汊河道河床演变产生主要影响,故可用落潮平均分流比来代表汊道平均分流比。研究结果可为感潮汊道分流比、分沙比测验提供技术支持。     

不同来流量条件下藕池河东支水动力调整

自1950 年以来,随着下荆江裁弯、葛洲坝截流和三峡水库等水利工程的相继建设,荆江河段藕池口分流比逐年减少,而且近期出现长时段的断流问题。为认识汛期流量变化对水动力沿程调整的影响,基于实测地形数据和水文资料建立二维水动力数学模型,可为藕池河段河道整治、疏浚和水系连通工程实践提供参考。结果表明:中、低来流量条件下河道最大流速出现在梅田湖河段;中、高来流量下由于藕池河中支分流能力增加,黄金闸下游水流流速明显减少,最小流速集中在黄金闸—殷家洲河段。受逆坡作用影响下殷家洲河段水流动力轴线自上游开始逐渐偏向右岸,最大流速出现在梅田湖进口靠近河道左岸的口门处,右汊分流比受流量级和过流断面面积控制。