应用多重尺度法推导浅水波方程和悬沙扩散方程

根据潮流、波浪及湍流运动尺度不同的特点，引入奇异摄动理论中的多重尺度法，应用导数展开法分离Navier-Stokes方程和质量传输方程，导出了波浪作用下的浅水环流方程、潮位和潮流作用下的浅水波方程及波流联合作用下的悬水扩散方程，用数学方法解释了潮流波浪的相互作用和影响。并与雷诺方程进行了比较。为研究海岸动力因素运动规律和诸动力因素与海岸相互作用奠定了理论基础。     

水流作用下的悬沙垂向扩散系数

利用华东师范大学河口海岸学国家重点实验室的波-流-泥沙变坡水槽,进行系列二维均匀流平衡输沙情况下悬沙扩散特性研究实验.根据实验数据,计算不同水流情况下的悬沙浓度垂向分布,确定悬沙垂向扩散系数及它的垂向分布.所得结果表明悬沙垂向扩散系数与水流扩散系数成正比,其比例系数正比例于摩阻流速;悬沙扩散系数的垂向分布可用抛物线来描述.     

长江口悬沙浓度时空变化研究——以2012年和2013年洪季为例

河口悬沙浓度及其变化具有重要的生态学、地貌学和工程学意义。2012和2013年7月,在长江口南支、南港、北港、南槽、北槽、口外海滨共10个观测点进行了双潮准同步观测,分析了洪季悬沙浓度的平面、垂向变化特点以及大、小潮和年际差异。结果表明：测点平均悬沙浓度沿口内河槽变化不大;大潮悬沙浓度的纵向差异明显大于小潮;2013年洪季悬沙浓度纵向差异大于2012年;最大浑浊带的位置与最小水深（拦门沙）、最大潮差、盐度锋和砂到泥底质的突变带相吻合。长江口悬沙浓度的平面格局存在显著的时间变化和空间垂向变化,反映了径流（及其悬沙浓度）、潮汐、波浪等因素的不同组合对河口泥沙运动的复杂影响。     

长江口河段近期冲淤演变过程及未来趋势预测

随着三峡及其上游梯级水库的相继运行使用,长江中下游输沙量锐减,坝下游河道发生长时段、长距离的冲刷,并快速向河口地区发展。研究长江口近期冲淤演变过程及主控因子,并对未来演变趋势进行合理可靠的预测,是当前河口演变及治理研究的一大难题。利用GIS方法定量分析了长江口河段(徐六泾至横沙)1997年以来的冲淤演变特征,在此基础上使用经充分率定和验证后的长江口年代际冲淤演变数学模型(Delft3D),预测至2030年和2050年长江口河段冲淤演变趋势。根据实测冲淤过程定量分析可知,1997—2015年长江口河段局部河势发生显著调整,整体呈冲刷下切态势,冲刷强度随来沙量减少而增大;其中,2010—2015年年均净冲刷量达0.75亿m3,且冲刷主要分布于10 m以下的深槽,浅滩以淤积为主。数值模拟预测结果表明:现状来沙量(1.25亿t/a)条件下该河段2015—2030年保持强烈冲刷;2030—2050年冲刷有所减弱,但在极端低来沙量(1.00亿t/a)条件下维持强烈冲刷,且存在由"淤滩刷槽"转变为"刷滩刷槽"的趋势。在自然条件及人类活动的双重影响下,河口冲淤演变过程复杂多变,作者所给出的演变趋势预测结果可为长江口综合整治提供技术支撑。     

风暴对长江河口北槽冲淤影响的数值模拟--以"杰拉华"台风为例

台风产生大浪及增水常常侵蚀岸滩,掀动底部泥沙,使水体含沙量剧增;部分泥沙在水流作用下进入航槽并在那里落淤,严重时会影响航槽航运安全,因而定量地预测台风对航槽冲淤可能造成的影响非常重要。本文以“杰拉华”台风为例,提出计算风暴引起长江口北槽航槽冲淤变化的模型与方法,并讨论若“杰拉华”台风适逢天文大潮或大洪水时对长江口北槽冲淤变化的影响。     

长江口深水航道整治工程影响下北槽河床冲淤变化分析

根据长江口深水航道整治工程前后(1998年1月与2008年2月)的地形测图,定量分析工程影响下的北槽河床冲淤变化,结果表明:1)10年间,研究区域内泥沙淤积总量高达3.37亿方,平均淤积厚度1.03m,其中入口段、上段、中段及下段的淤积量分别占淤积总量的16.5％、32.1％、29.6％与21.8％,淤积厚度分别为1.23m、1.12m、1.39m与0.65m;2)坝田泥沙淤积总量3.50亿方,其中航道北侧淤积量占58.3％,淤积分布特征为上段淤积厚度最大,下段次之,中段最小,分别为3.94m、2.44m和0.92m,航道南侧从上游向下淤积厚度逐渐减小,分别为3.32m、3.10m与1.87m;3)主槽整体净冲刷,泥沙冲刷总量0.68亿方,其中航道北侧冲刷量占87.9％,主槽上段冲刷深度最大,平均1.40m,下段次之(南侧0.10m北侧0.79m),中段淤积(南侧1.28m北侧0.59m).此外,还发现北槽河床冲淤分布,主要受整治工程影响,疏浚抛泥仅影响贮泥坑和抛泥区附近的局部区域,流域来沙量变化对北槽淤积量变化影响很小.     

基于ADCP和OBS观测的洋山港关键断面水沙通量研究

应用声学多普勒流速剖面仪观测洋山港关键断面剖面水深和流速,同时应用OBS观测断面上代表点处剖面水体浊度,采用通量守恒原理,使用横向均匀、垂向时变的网格,经过时间和空间插值,计算得到大小潮期间洋山港五个主要汊道断面的水沙通量。结果表明,在一个潮周期中,各断面基本上落潮历时大于涨潮历时,但小潮时,断面3落潮历时稍小于涨潮历时。断面5是港区主要的进沙通道,且大潮时该断面净输水输沙方向相反。综合大小潮水沙通量结果,水通量基本守恒,港区内净进沙约5.44万m3/天(2008年8月),以此作为洪季的日平均净输沙量,则洪季港区内净进沙约489.4万m3(三个月),港区内局部表现为淤积。颗珠山汊道洪季净输出沙量约231.3万m3,是重要的出沙通道。