长江口全沙数学模型研究

在正交坐标系下，建立了能较好拟合长江口边界的平面二维潮流和全沙数学模型。应用和９９６年洪、枯两委大、中、小潮水文泥沙资料和１９９５年、１９９６年地形及８３１０和８６１５台风暴潮流引起的南北槽淤积资料，对长江口的潮位、流速、流向、含沙量特别是南北槽的地形变化和航道回淤进行了验证，结果结果该全沙数学模型较好地复演了长江口流场、含沙量场和地形变化。     

感潮河段悬沙数学模型——以长江口为例

感潮河段的水流、泥沙运动有其独特的性质。本文针对其特点 ,水流的挟沙力由水动力因素、泥沙因素共同决定 ,以此建立非均匀悬沙的二维数学模式。模式用于模拟长江口感潮河段的悬沙含量的分布和变化 ,计算的结果与 1996年 9月实测资料拟合的较好 ,并在此基础上分析了感潮河段流速、含沙量与水流挟沙力的确定之间的关系。     

长江口南支非均匀沙垂向分层的数学模型

本文在实测资料分析的基础上提出：河口地区瞬时含沙量的变化主要取决于泥沙沿垂线方向的扩散和沉落。对非恒定垂向二维泥沙扩散模型进行了简化，主要考虑其沿垂线方向的运动。     

长江口悬沙含量垂向分布数值模拟

根据长江口北槽和南槽实测的水沙资料,利用垂向一维悬沙数学模型模拟了长江口悬沙含量及其分布,并对摩阻流速和临底悬沙含量进行了简要分析。结果表明,计算值与实测值较为吻合。     

长江口边界拟合坐标的三维潮流数学模型

在正交曲线坐标系下，采用坐标变换，有限差分、交替隐式求解、动边界处理等方法，建立了边界拟合网格的三维潮流数学模型。应用在长江口潮流场的计算中，得到了与长江口实测潮流，流速和流向相一致的结果，能较好地反映长江口复杂边界和地形下的三维潮流变化。     

长江口主要水道洪季悬沙有效沉速分布研究

通过对长江口六条主要水道洪季泥沙实测资料的分析整理,得出含沙量垂向分布近似呈指数分布,同时含沙量在平面上呈现出区域性变化的特点.由此,运用Rouse公式分别计算长江口各主要水道的悬沙有效沉速,结果表明,悬沙有效沉速基本在2.00～9.00mm/s之间变化.     

长江口最大浑浊带悬沙粒度对流域减沙的响应研究

通过对比分析1996-2013年的实测水沙资料,研究了长江口最大浑浊带悬沙粒度对流域减沙的响应.流域减沙后浑浊带悬沙粒度细化,全潮垂线平均中值粒径洪季下降20％,其中小潮下降10％～30％,大潮下降10％左右;枯季基本持平,其中小潮下降20％～50％,但大潮增加20％～90％.悬沙粒度垂向差异增加,表底层粒径差洪季由1...     

长江口细颗粒悬沙浓度垂向分布

在长江口利用“声学悬沙观测系统”观测到大潮四种典型的高时空分辨率细颗粒悬沙浓度声学向分布图和垂线分布曲线，悬沙垂线分布曲线表明：（１）在涨潮地１形，沙２的垂向变化梯度小。（２）在涨急时呈射流形射流顶的悬沙分布达１０ｇ／Ｌ悬浙江省 浓度的垂向变化梯度大。（３）在落潮时从水面到水底悬沙浓度按指数增加，可能代表恒定均流中悬沙处于平衡条件的分布，泥沙垂各扩散系数εＳ在数值上大约是泥沙颗粒沉降速度ωＳ的两部     

长江口边界拟合坐标的三维潮流数学模型

在正交曲线坐标系下 ,采用坐标变换、有限差分、交替隐式求解、动边界处理等方法 ,建立了边界拟合网格的三维潮流数学模型 .应用在长江口潮流场的计算中 ,得到了与长江口实测潮位、流速和流向相一致的结果 ,能较好地反映长江口复杂边界和地形下的三维潮流场变化     

长江口徐六泾断面近底悬沙测验及影响分析

近底悬沙浓度的确定对于研究床面泥沙的起动和输移具有十分重要的意义。基于双尾翼近底悬沙采样系统,选择徐六泾断面浅滩和深槽,在洪、枯季水文监测期间同步采集了距河床50 cm和10 cm的水样。现场实测资料分析表明：(1)浅滩和深槽含沙量垂向分布规律不同,浅滩泥沙粒径较粗且越靠近河床泥沙越粗,含沙量垂向分布呈“L”形,中上层水体含沙量变化较小,越靠近河床含沙量变化越大;深槽泥沙粒径较细,含沙量垂向分布较为均匀。(2)近底悬沙对浅滩和深槽的测验成果影响程度不同,计入近底悬沙后,浅滩处平均含沙量平均增幅为7.37%,深槽处平均增幅小于1%。(3)近底悬沙对测验成果的影响程度在时间尺度上有差异,计入近底悬沙后,含沙量一般情况下是增大的,但增幅不同,枯季大于洪季,落潮大于涨潮,大潮大于小潮。     

近期长江河口沙波发育规律研究

基于近年来多次野外洪枯季沙波形态、河床表层沉积物粒径和水动力因子等方面实测数据,探讨长江口区推移质泥沙运动主要形式的沙波发育规律。结果表明:(1)长江河口沙波一般分布于江阴至南支间顺直河段,以及吴淞口至南港中下段区间,但近年来枯季时南港沙波发育区域呈逐年向下游扩展态势;(2)长江口沙波发育尺度空间上呈自西向东减弱态势,时间上则表现出较大的洪枯季差异;(3)江阴至南支区间的部分顺直河段内多发育较大尺度的三维沙波,而南港河段内沙波则以平直二维沙波为主;(4)南支及其以上河段内的沙波普遍发育有明显的背流面,不对称性明显,而南港河段则反之,沙波对称性良好;(5)较单向径流而言,涨落潮双向水流对沙波波峰的发育存在明显的削弱作用;(6)在长江河口,弱流乱流区、弯曲河道以及粘土质含量较高的河段均不利于沙波的发育。总体上,长江河口沙波的发育区域近期表现出向下游扩展的态势与产流区域水土保持、流域诸多抽引水工程调水和大型水利工程蓄水等有关。     

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。     

长江口深水航道三期工程前后北槽中上段水动力及含沙量变化特征

基于长江口北槽深水航道长期定点观测的2006,2008和2011年洪季大潮、2006,2009和2013年枯季大潮水沙数据以及2006和2013年6—8月横沙和北槽中的潮位资料,分析三期工程前后北槽中上段潮汐、潮流及含沙量变化特征。分析结果表明:①中上段浅水分潮性质增强,且M_4分潮和M_2分潮的振幅变化幅度远大于M_2分潮;中段洪、枯季大潮平均潮差均减小;②中段M_2分潮流垂线平均长轴洪季大潮增大、枯季减小,长轴向均向北偏转且椭率减少;洪、枯季大潮涨、落潮平均流速均减小,优势流减小;③余流为中段含沙量贡献最主要的驱动力,其次是M_4分潮,随后为M_2分潮;中段洪、枯季涨落潮平均含沙量均增多,优势沙减小;④中上段潮动力非线性特征加强主要受三期工程中上段缩窄加深工程的影响;南导堤加高工程是中段流速减小的主要原因;洪、枯季优势流、优势沙的差异主要受上游来水来沙的影响;泥沙再悬浮是中段悬沙的主要来源,且洪、枯季含沙量差别主要受上游来水来沙及潮流动力强度控制。     

波浪与潮流共同作用下二维泥沙数学模型

针对河口海岸地区波浪与潮流运动的特点,将波浪过程概化为潮周期中具有平均意义的波浪流要素,叠加到潮流运动方程中,以模拟长时段的水流运动及泥沙场的变化,建立了波浪与潮流联合作用下二维泥沙数学模型,包括贴体正交曲线坐标系下水流运动方程、非均匀悬沙、底沙输移方程、初始条件、边界条件、动边界技术及数值计算格式,引进前期含沙量的概念,得到了潮流挟沙能力公式,波浪作用下的挟沙能力采用窦国仁公式,浮泥挟沙能力采用罗肇森公式。计算的瓯江口、温州湾潮位过程与原型吻合良好,8个断面的46条垂线同步流速、流向过程计算值与实测值吻合较好。在此基础上,探讨了多连通域复杂边界条件下瓯江口拦门沙航槽开挖后潮流与风浪作用下悬沙、底沙与浮泥引起航槽回淤的模拟问题。     

长江口北槽潮波对地形变化的响应研究

以长江口北槽为研究背景,建立了二维潮流数学模型,在模型验证良好的基础上,研究了北槽潮波传播对工程与地形变化的响应。研究表明,长江口深水航道治理工程完成后,北槽地形未发生调整前,北槽潮波高、低潮位均升高,潮差减小,涨、落潮相位明显滞后,潮波变形加剧,涨落急流速均呈增大趋势;北槽水深增加后,高、低潮位随之降低,潮差增大,落潮相位略有提前,涨潮相位变化相对较小,潮波变形逐渐趋缓,涨急流速减弱,落急流速增强。     

潮流对黄河入海泥沙在渤海中输运的贡献

基于ECOMSED模型研究分析单纯潮流作用下黄河入海泥沙在渤海中的输运特征。研究表明,渤海海域陆架坡度远小于内波特征参量,因此除黄河入海口附近以及其他近岸极浅海域之外,单纯潮流作用下渤海大部分海域的表层悬沙含量较低,但与实际水动力条件的空间分布格局基本一致。悬沙含量垂向分布特征明显,底边界层内因为较大的垂向湍流粘性系数,因此悬沙含量可以维持较高的水平,而底边界层之外悬沙含量迅速降低2～3个数量级;同时悬沙含量呈现出比较明显的潮周期(M2)变化特征。潮流作用下,绝大部分黄河入海泥沙沉积在黄河三角洲附近,只有少量悬沙可以发生长距离输送。黄河入海泥沙输运通量在口门外呈现一对涡状结构,成为水下三角洲南北两侧泥质沉积区形成的主要机制。     

长江口深水航道整治原理

回顾了长江口治理研究工作的简要历程．扼要地介绍了国内外一些主要潮汐河口深水航道的整治经验．根据长江口的水文、泥沙及河床特征，给出了确定长江口整治河段治导线的起始断面宽度、沿程放宽率和曲率半径等主要参数的方法．提出了整治工程建筑物平面布置的一般原则和确定导堤长度和堤顶高程的依据．长江口深水航道治理工程的一、二期工程实施以来的整治段河床变化表明，本文提出的整治原理基本符合长江口地区的实际情况．     

长江河口南槽近期滩槽水沙输移特性分析

为了深刻认识近期长江河口演变趋势,依据2005,2006年和2010年长江口南槽滩槽洪枯季实测水文泥沙数据,分析了主槽与浅滩的水动力条件及悬沙浓度的时空分布特征。利用机制分解法,研究了河口滩槽间泥沙输移及交换机制。研究结果表明,长江口南槽主要以往复流为主,落潮流速大于涨潮流速。随着水深变浅,水流流速过程线存在差异,使不同区域的水流挟沙能力和输沙过程不同。输沙以平流项输沙通量为主,但潮泵作用在南槽地区泥沙输移中也占有重要地位,形成"主槽出沙、浅水进沙"的输沙模式,促使南汇边滩前缘缓慢淤涨。