对黄河口演变两个问题的探讨

黄河口系多沙弱潮河口,感潮段短,其长度一般为15～30公里。潮流界只发生在口门附近,汛期不明显。因此,黄河口的河口段即潮流界以下的河段也短,目前在黄河口测验工作中,习惯于把改道点以下的新河称为河口段。河口段的演变主要受河流动力和海洋动力的相互作用。为了把水沙输送入海,河口段在不断调整其比降与河长,使河道向相对平衡状态发展。 黄河巨量泥沙输入滨海区,使海岸线向外延伸,同时滨海区的等深线亦产生相应的变化。本文从分析实测资料着手,主要探讨黄河河口段比降与河长的调整规律和滨海区15米等深线的变化情况。     

基于Landsat的黄河口近海悬沙年际分布规律研究

黄河口悬沙分布规律研究是关系河口海岸地貌演变、水体水生态研究的重要课题。通过实测资料,发现大部分泥沙在10m水深节点近岸侧落淤,且相同量级的泥沙浓度沿莱州湾西岸带呈弧形分布。利用泥沙反演模型,结合来水来沙、潮汐潮流资料,得出以2000年为界,口门沙嘴前方悬沙浓度呈明显减小趋势。强径流更容易将泥沙输送至外海海域,汛期发生的出汊摆动直接影响着悬沙的扩散运移方向。研究成果可为河口海岸地貌演变、水体水生态研究提供资料支撑。     

长江口近口段水流挟沙力与径潮动力关系

该文在充分考虑径流和潮流水动力因素的基础上,建立了更适合于河口区域的水流挟沙力公式,并以长江口近口段为例,讨论了径流和潮流水动力差异对水流挟沙能的影响.结果表明:长江口近口段涨潮和落潮相同流速时洪季的悬沙浓度大与枯季;建立的考虑径流和潮流因素的水流挟沙力公式与传统公式相比,精度上有较大提高,该公式将不同季节和潮型下的水流挟沙力统一起来,有效反应了年内潮汐河口近口段的水流挟沙能力.对于水流挟沙能力的研究则表明:径流不变时,潮流增加,近口段涨潮和落潮水流挟沙能力增强;径流增加时,徐六泾以上河段潮差减小,涨潮水流挟沙能力减弱,而徐六泾及以下河段潮差表现为增加,这表明涨潮和落潮水流挟沙能力取决于径流和潮流的对比过程.     

珠江河口磨刀门口外东西两汊实测分流比分析

磨刀门是珠江河口八大口门中泄洪量最大的口门,口外已形成稳定的东西两汊滩槽格局及中心拦门沙。两汊的分流比是磨刀门河口治理的重点关注问题。根据磨刀门河口及口外东西两汊2015年9月10～11日大潮同步水文观测资料,分析了东西两汊实测流速、流向及分流比特征。结果表明:东西汊总体以往复流为主,在转潮过程会出现一定的旋转流;落潮时表层流速大,底层流速小;涨潮时底层流速大,表层流速小,在转潮时刻会出现短暂表落底涨的现象;西汊的落潮量分流比大于东汊,且净泄量分流比为66%,是磨刀门入海口的主要泄水通道;而东汊的涨潮量分流比大于西汊,是磨刀门入海口的主要涨潮通道。因此,在磨刀门口外治理规划时,需重点考虑东西两汊的自然演变及分流比情况,保证其泄洪纳潮的功能。     

2001—2011年黄河入海泥沙分布及其扩散机制

通过对2001年6月、2011年6月黄河口及邻近海域进行水下地形测验,分析了调水调沙10a间入海泥沙的分布及扩散情况。结果表明:黄河泥沙入海后,首先遭遇到入海上层径流与底层海流作用形成的切变锋的第一道拦阻,使66%的入海泥沙淤积在110km2的口门区,然后河口10m水深处潮汐相位差切变锋的第二道拦阻,又导致83%的入海泥沙被阻隔在面积245km2的12m水深节点线以内近岸区域,这两道切变锋对泥沙的连续、强烈"捕捉"是黄河口拦门沙形成的最主要机制。     

黄河2009年调水调沙期间河口水动力及悬沙输移变化特征

根据2009年7月黄河第九次调水调沙期间和结束后在黄河口两个站位观测的水文泥沙资料,对调水调沙期间和结束后河口的水动力和悬沙分布特征进行了对比分析,并对潮周期内悬沙输移过程进行了探讨.结果表明:调水调沙期间相比于结束后,落潮动力加强,涨潮动力有所减弱,尤其在水体表层表现明显,河口切变锋类型不同,其出现时间长度亦不同;调水调沙期间含沙量较大,垂向分布较复杂,而结束后含沙量低,垂向梯度变化较小;此外,调水调沙期间河口悬沙在输移过程中以沉降作用为主,并在涨急和落急时刻伴随着底沙的再悬浮,而结束后悬沙浓度降低幅度较大,泥沙再悬浮作用较强.     

东北地区河口潮流挟沙能力的研究

统计分析了东北地区四个主要河口及口门外潮流的悬移质含沙量的观测结果,发现当水体相对紊动强度较弱时(相对紊动强度用水流对泥沙的有效作用力Fb与泥沙颗粒间的粘结力Fc之比Fb/Fc表示),即Fb/Fc<3时(此时含沙量小于0.8kg/m3),泥沙絮凝对泥沙的悬浮有显著的影响;而当Fb/Fc≥3时,这种影响可以忽略。本文将一日内涨、落潮阶段的平均流速、平均水深和平均含沙量作为特征参数,给出了东北地区四个主要河口及口门外涨、落潮水流的含沙量(水流挟沙力)计算公式,虽然这四个河口的潮汐特性、泥沙组成差异较大,但它们潮流的悬移质含沙量都可以被同样的水流挟沙力公式所描述,显示出本文给出的计算潮流的挟沙能力公式具有较好的普适性。     

椒江口整合工程影响下的动力沉积作用

根据椒江河口的水文测验资料，分析了整治工程对河口动力沉积作用的影响。整治工程后使大、小潮时的涨落潮流速度普遍增大，落潮流速大于涨潮流速；涨、落潮流时含沙量增大，落潮时的含沙量大于涨潮；在涨、落潮流作用下，椒江口南槽受冲刷，深槽发育，北槽淤浅，浅滩发展。     

2012年调水调沙期间黄河口水沙扩散途径及范围

以2012年7月调水调沙期间黄河口海域4个连续测站的水文资料为依据,分析研究区海洋动力状况、冲淡水范围及泥沙扩散机理。结果表明:调水调沙期间径流的注入增强了落潮动力;径流在河口向外扩散过程中逐渐被海水掺混成冲淡水,冲淡水大面积扩散,北至38°10'N,东至119°30'E,南至37°45'N。入海泥沙以悬浮扩散方式为主,在近岸区受潮流切变锋阻隔,发生快速沉积。其中受内落外涨锋面阻隔,快速沉积更显著;受内涨外落锋面阻隔,形成通往莱州湾南部海域的泥沙传输通道。从MODIS遥感影像反演的悬沙浓度分布显示,调水调沙期间表层含沙量0.4g/L的水体主要分布在现行河口南部的沿岸带,与冲淡水主要向西北方向扩散不同,而含沙量为0.2-0.4g/L的水体向北扩散范围与冲淡水主体扩散范围较一致。     

钱塘江河口泥沙特性及河床冲淤研究

简要介绍了钱塘江河口含沙量、泥沙粒径的分布特性,建立了钱塘江河口泥沙起动流速和挟沙能力公式,分析了河床大冲大淤、大冲以后大淤、上游段洪冲潮淤、下游段洪淤潮冲等河床演变特性,研究了河床冲淤对洪水和潮汐的巨大反作用.分析研究表明,涌潮到达时,水流激烈冲刷河床,引起含沙量剧增,大多在涌潮过后的20 min内达到极值,形成大含沙量区.在平水期和枯水期,涨潮输沙量明显大于落潮,加剧了河口上游的淤积,涌潮是钱塘江河口大冲大淤的机理之一.     

长江河口涨潮槽泥沙运动规律

30年来，在对涨潮槽性质和水沙条件有所了解的基础上，于2001年洪季和2003年枯季又一次对长江口新桥水道和南小泓两条典型涨潮槽及与其相邻的南支和南港主槽(落潮槽)的水流、泥沙和河床沉积物进行观测，并进行了专题研究。结果表明：潮流历时涨潮比落潮短；潮流和单宽潮量涨潮比落潮大，优势流小于50％，净水流向槽顶方向：涨潮含沙量、单宽输沙量大于落潮，优势沙小于50％，净输沙向槽顶方向；悬沙粒径组成较细，河床泥沙粒径组成较粗，河床存在推移质泥沙运动，并形成微地貌沙波。     

澳门东侧水域夏季潮流动力时空变化特征

珠江河口澳门东侧水域是伶仃洋西滩和澳门水道洪季重要水沙通道,基于洪季实测资料分析显示,澳门东侧水域为不规则半日潮流,洪季澳门东侧水域整体涨潮平均流速21～23 cm/s,落潮平均流速18～29 cm/s,涨潮流态为N—NNW向、落潮流态为S向,流态基本稳定,靠外海侧潮流动力更强。潮周期内水域平均流速主要取决于潮型大小,洪水径流主要对余流和历时有较明显影响,洪水期水域北侧形成滞流区,南侧水沙朝伶仃洋口外净输移。40%水深范围内的水流垂向动力结构受海面风影响显著,且近海面10%水深范围余流流向与海面风向具有较好的跟随性;西南风作用下,最大水平流速梯度出现在潮周期内的第二次涨憩至落憩阶段,与潮周期内的最大含沙量出现时间相对应,由于水域北侧水深浅,床面剪切梯度力整体大于水域南侧,导致水域北侧含沙量显著大于东南侧。综合分析来看,天文潮、洪水径流和海面风是澳门东侧水域的主控动力因子,水域北侧浅水摩擦阻力较南侧显著增强,造成垂向涨落潮历时和相位的差异,形成该水域较为特别的“表层汇、中底层散”的垂向动力结构特征,洪水期大量淡水径流下泄进一步加剧了该趋势,导致表层冲淡水朝东侧漂移、底层高盐水向近岸入侵。     

感潮分汊河段二维浅水非恒定潮流数值模拟研究

长江下游河段受径流和潮汐双重作用,潮流动力机制复杂,且下游河道形式多以分汊河段为主,河床边界蜿蜒曲折。以汊道众多的扬中河段为例,建立了感潮河段二维浅水非恒定潮流数学模型。模型计算结果表明,模型精度高,潮位和断面流速分布合理,流量过程与实测值差别不大,能精确复演感潮分汊河段的潮汐水流运动过程。通过枯水大潮期模拟,以汊道分流比变化做为主要分析目标,发现潮流界附近的扬中河段涨潮动力不强,汊道分流比涨潮期趋向于无序状态,而落潮期则持续时间较长,分流比稳定在落急时刻附近。     

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。     

黄河口概化模型试验研究

黄河河口的演化环境极为复杂，为定量分析其演化过程，通过概化模型试验，对黄河河道和河口的悬沙组成变化以及沿程含沙量变化进行了研究。结果表明：河道沿程悬沙由粗到细，在河口附近受潮流影响，粒径又变粗，随着水流离开口门的距离增大，动力分选效果越差，致使水流悬沙粒径越来越细；在径流段，含沙量沿程减小，但在径流的潮流区(口门附近)，含沙量达到最大值，此后在较短的距离内迅速降到最低值。     

崇明东滩水文泥沙过程分析

基于2005年9月在崇明东滩采集的现场观测数据,分析了水流和泥沙在潮滩上从光滩到植被区域的不同输运过程。研究结果表明,从光滩到植被带,涨潮和落潮流速逐渐变小,大潮时最大流速由113 cm/s(光滩)减小到8.1 cm/s(植被带);从光滩外侧(靠海)到内侧(靠岸),含沙量逐渐增加,至植被带再减小。潮周期内,流速和水体含沙量变化过程均呈现双峰,峰值出现在涨潮初期和落潮中期,最大含沙量高达7.7kg/m3。测点各潮周期内流速最大值、平均含沙量均与潮汐强弱显著相关。流速增大引起泥沙再悬浮,瞬时含沙量响应流速变化。表层沉积物由光滩外侧(靠海)到内侧逐渐变细,得出泥沙由光滩外侧区域再悬浮,经潮流输移至潮滩内部的泥沙输运模式。分析光滩和植被水沙数据差异表明,植被具有较强的缓流滞沙作用。     

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。     

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.     

江苏沿海四港感潮河段非汛期水沙运动特点初探

为研究非汛期江苏里下河沿海四港感潮河段的水动力和泥沙运动特性,对四港(射阳河、黄沙港、新洋港和斗龙港)闸门不同启闭运作方式下,大、中、小潮潮位、潮流量和输沙量进行了监测。结果表明,开闸时的潮位差明显低于关闸时的潮位差,大、中潮时夜潮潮差高于日潮潮差;射阳河的输沙率高于其余3港;落潮时含沙量小于涨潮含沙量;落潮历时大于涨潮历时。对于有效治理江苏沿海四港泥沙淤积,提供了理论参考。     

黄河口演变与流路稳定综合治理研究

简要回顾了黄河口演变与治理研究现状,结合黄河口面临的入海水量锐减、单一流路长期行河和小浪底水库的调节运用等新情势,提出在流路演变、岸线变化、关键技术和方案措施方面的近期研究目标。重点突破四大关键科学技术问题——尾闾河道出汊机制、海岸形态对陆海动力响应、河口流路演变多时空尺度混合模拟和河口流路水沙调配。明确六方面研究内容——黄河口尾闾出汊的孕育过程及触发机制、黄河口流路演变过程的动力机制及流路稳定的指标体系、黄河三角洲海岸演变过程与动力机制、黄河口演变的多时空尺度混合模拟技术、清水沟流路水沙通量调配技术与示范、稳定百年的黄河口入海流路方案与治理措施等。项目成果可以为黄河口综合治理和黄河三角洲高效生态经济区建设提供技术支撑。