基于粗糙集的杭州湾含沙量遥感模型

最佳波段的选择是含沙量卫星遥感监测精度提高的主要途径，是决定含沙量遥感模型建立的关键环节之一。本文对不同遥感定量模式进行了应用比较，在此基础上重点介绍了粗糙集在遥感波段优选中的应用，并根据杭州湾含沙水体的光谱特征，通过粗糙集分析得到了能有效反映杭州湾含沙量分布的最佳波段TM4、TM2及TM7，从而建立了杭州湾含沙量线性遥感模式。     

基于遥感影像的1307号台风对杭州湾含沙量分布影响

水体中悬沙含量的变化对近岸海洋工程、港口航道疏浚等工程具有重要影响。浙江沿岸海区经常遭受不同程度台风的侵袭，台风经过后的一段时间内近岸海域水体中悬沙含量将发生明显改变。为定量研究台风对杭州湾含沙量分布的影响，选择2013年第7号台风“苏力”，结合逐时遥感影像和高精度含沙量反演算法，通过农历日期来确定正常天气下的代表日期，对比台风期间和正常天气下情况下杭州湾海域悬沙含量随潮汐变化情况。台风“苏力”登陆后，杭州湾海域含沙量整体呈增大趋势，杭州湾中部海域增幅在0.10~0.50 kg/m3，高平时刻和低平时刻附近表层含沙量增幅大于其他时刻。海水表层含沙量增大的原因主要是台风期间风应力增大产生的垂向混合及垂向剪切应力增强，将下层水体中的悬浮泥沙输运至表层。     

一种新的S型悬沙垂线分布研究

鉴于众多实验及实测结果中,最大含沙量常不在水体底部的现象,根据Coles非均匀流理论,对Van Rijn流速垂线分布公式进行改进,得到形式更加简单且能够表示最大流速不在水体表层的S型流速垂线分布公式,并以此为基础,推导出可以表示最大含沙量不在底层的S型悬沙垂线分布公式,结构上与王光谦的I型含沙量公式相似,但形式更为简单。采用实验数据及实测数据进行验证,结果表明,该含沙量垂线分布公式可以较好地反映实验及实测中最大含沙量不在水体底部的现象。     

南汇边滩水沙运动特性及其围涂工程影响

根据2005年7月28日至8月4日南汇边滩3个断面水文泥沙同步观测资料,分析了该水域的水文泥沙特性.结果表明:南汇边滩南北部分别受长江口水流和杭州湾水流控制,呈往复流性质;中部石皮勒断面,呈旋转流状态;潮流流速横向分布存在着向岸递减的分布特征,纵向分布差别不大;含沙量普遍较高;横向上,近岸水域的含沙量普遍要比远岸水域的含沙量高;在一个潮周期中,含沙量峰值滞后于流速峰值.并且根据冲淤计算和拟合挟沙力公式计算初步分析了南汇边滩围涂工程对该水域地形变化产生的影响.     

破碎波作用下淤泥含沙量分布试验研究

淤泥质海岸是我国海岸重要组成部分,其泥沙运动主要是"波浪掀沙,潮流输沙",在大风天破碎波作用下,水体含沙量剧增,对港口航道泥沙回淤会产生严重影响。以往研究沙和粉砂在破碎波作用下含沙量分布特征的较多。本次试验采用自来水和徐圩航道试挖槽内原状泥调配得到的试验淤泥,通过室内1∶200缓坡长水槽试验,分析研究崩破波作用下淤泥密度分别为1.35,1.40和1.45 kg/L的水体含沙量分布特征及掀沙机理。分析研究结果表明:破碎波掀沙能力与床面淤泥密度有较强的非线性关系。淤泥密度小于1.45 kg/L时,在破波点之前,底部就开始形成高含沙区,在破波点附近达到最大,在破波点后一定距离,水体明显出现泥沙分层现象。底部含沙量较大时,破碎波作用下淤泥与粉砂含沙量垂线分布特征相似都不均匀。     

模糊神经网络在杭州湾含沙量过程预报中的应用探讨

本文从潮流泥沙模型出发，以同时刻的U，V，H和前一时刻的S，U，V，H为输入，本时刻的S为输出，建立了杭州湾含沙量模拟的模糊神经网络模型。经初步实验表明含沙星的预报较为困难，本模式只能作实时的预报，其预报尺度有限，只能有效预报1－3步，这一方面说明杭州湾含沙量变化的复杂性和不确定性，另一方面也表明试图对杭州湾含沙量过程作长期预报是不现实的。     

再悬浮底泥污染物在水体中的分层释放特征

通过环形水槽实验,该文研究了水流条件和含沙量对悬浮泥沙污染物在水体中动态释放的影响。结果表明,悬浮泥沙污染物的分布和流速及泥沙浓度有着"亦步亦趋"的紧密关系,流速变化和泥沙浓度变化能明显地改变水体中污染物的释放特征。水流流速是改变水体污染物浓度分布的主要动力因素,水槽中清水和挟沙水流在流速的垂向分布上有着显著的不同,挟沙水流靠近水表面的流速比平均流速更大,近底流速更接近于平均流速。在一定的水力条件和含沙量条件下,悬浮黏性泥沙在水体中存在明显的分层结构,浓度突变点在水深的三分之一处,并随深度向水面及水底变小。污染物的垂向分布形成略滞后于泥沙浓度分层和水流流速分层,且污染物的垂向浓度分布更加均匀。水流的流速越大,泥沙污染物的分布随着深度的变化差异也越大;水体的含沙量越大,泥沙污染物的垂向分布越趋向于均匀。     

低含沙量异重流运动规律及其对水温分布的影响

当挟沙水流进入清水时,在特定的条件下会潜入底部向前运动,形成浑水异重流。水库水温分层使得水体密度在垂向出现差异,低含沙量浑水形成的异重流与周围水体密度接近,因而在运动过程中会受到垂向温度分层的干扰。浑水异重流是泥沙运动的特殊形式,还可能改变环境水体的温度,是水库调水调沙必须考虑的因素。该文应用水槽试验结合数值模拟,探究了水温分层条件下低含沙量异重流的运动规律及其对水温分布的影响。结果表明,异重流潜入点处形成回流,交界面以下含沙量以均匀梯度增加,前锋运动速度沿程不变;中层异重流不改变水温分布,而底层异重流则会对水温结构造成破坏,使得水温分布由分层型转变为混合型。     

非黏性沙级配对浊度法测量含沙量的影响

利用浊度仪测量水流含沙量时,泥沙颗粒级配和矿物成分是影响浊度仪标定结果的主要泥沙因素。采用黄河原型非黏性沙配制不同粒径、不同含沙量浑水水体,开展固定粒径、粗细沙、混合沙等多组次试验研究,对黄河天然沙粒径及级配对浊度仪输出浊度的影响进行定量分析和机制探讨。结果表明:固定含沙量条件下,非黏性泥沙粒径对水体浊度的影响特征符合Mie散射定律;含沙量变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为10～10²,泥沙颗粒粒径变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为10^-1～1;相同含沙量条件下,悬沙比表面积与浊度仪输出浊度符合线性分布。建立了考虑非黏性沙级配影响的含沙量与浊度关系模型,能够较准确地反映非黏性沙粒径及泥沙浓度对水体浊度的影响,可为浊度与含沙量关系的准确率定及测量结果的校准提供可靠依据。     

利用机载双激光测深反演近岸水体含沙量的方法

为解决利用机载激光测深(Airborne LiDAR bathymetry, ALB)波形数据估计水体含沙量(Suspended Sediment Concentration, SSC)难题,提出了一种利用ALB三维点云数据反演水体含沙量的新方法。首先,基于绿激光水面点和红外激光水面点计算绿激光水面穿透量;其次,利用实测水体含沙量及对应绿激光水面穿透量构建SSC经验模型;最后,基于构建的SSC经验模型实现了利用ALB三维点云的水体含沙量估计。实验验证了该方法的有效性,取得了优于20 mg/L的SSC反演精度,为水体含沙量信息的高精度、大区域面获取提供了一种新途径。     

杭州湾沉积物宏观输运的数值模拟

用Delft3D模拟了杭州湾水动力和粘性沉积物输运过程,探讨了沉积物宏观输运和地貌演变的物理机制。忽略波浪作用,假设底质均一,不考虑粘性沉积物的底部固结作用,建立杭州湾粘性沉积物输运的数值模型。计算结果显示,模型能够反映杭州湾沉积物输运的宏观规律,再现了杭州湾悬沙浓度分布"三高两低"的特征、水体和沉积物"北进南出"的输运格局以及杭州湾总体上受控于淤积的地貌演变过程。杭州湾的沉积物输运主要受浅水分潮潮波变形引起的潮汐不对称性控制,该区潮波自东南向西北的传播方向、舟山群岛对涨潮流的阻隔效应、杭州湾喇叭形态的约束作用等因素造成"北进南出"的水沙输运特征。杭州湾与欧洲斯凯尔特河口狭长型的河口的沉积物输运路径有明显差异。     

高浊度河口颗粒态重金属对泥沙运动的指示作用

作者根据1994年6月长江口、杭州湾的水质调查资料，分析了这类高浊度河口颗粒态重金属的分布规律。研究表明，在长江口和杭州湾内，悬沙和表层沉积物中Cu、Pb、Cd分布特征相似，尤其在杭州湾中部水域，二者重金属含量呈趋同的态势。细颗粒泥沙是颗粒态重金属的主要载体。在高浊度河口，动力沉积过程为控制颗粒态重金属分布和输移的主要因子，颗粒态重金属的分布对泥沙运动具有指示作用，悬沙和表层沉积物中重金属元素的分布反映了长江口泥沙向杭州湾输移的事实。     

基于FVCOM的杭州湾三维泥沙数值模拟

应用FVCOM建立了三维潮流泥沙数学模型,根据实测水文资料,对杭州湾开展了三维潮流泥沙验证,结果基本满意.应用模型计算了杭州湾大潮期间涨落潮泥沙输运过程,通过平面、立面的泥沙分布特征,成功再现了杭州湾潮流泥沙的运动过程.尽管模拟精度达不到平面二维模型的水平,但为三维潮流泥沙模型在强潮河口湾的应用作了重要的探索,通过进一步完善模型参数及分析,模型可以应用于涉水建筑物对附近三维水沙影响的分析评估,可为强潮河口湾开发、水环境保护及生态建设等提供更加丰富的研究成果,具有广阔的应用前景.     

河口、海湾断面与潮量关系的一致性及其应用

已有文献对海湾的断面面积的研究仅考虑潮量一个因素,进一步把考虑了径流、落潮历时、落潮含沙量的河口河相关系应用于海湾,用浙江省的杭州湾、象山港、三门湾、乐清湾等区域25个断面进行验证,其结果十分吻合.对河口河相关系进行全微分后,可以用来预测人类活动（如海湾内建水库、支汊堵坝、围垦等）对海湾断面变化,预测与实测资料基本吻合.对该河相关系经一定演算,揭示了河口、海湾关系的一致性的原因是它们都是满足床沙起动流速在合理的范围内.     

杭州湾口悬沙浓度变化与模拟

本文对杭州湾口 1 5个测站的大、中、小潮悬沙浓度的变化规律进行了分析 ,得出大 -小潮周期流速变化和水位变化是该海区各站悬沙浓度变化的主要影响因素。通过分析研究 ,建立了单点测站悬沙浓度变化与水位和大 -小潮最大流速的关系模型 ,用该模型的计算结果与实测资料进行比较 ,拟合程度较好 ,对于整个大 -小潮周期悬沙浓度的连续变化可采用该模型进行估算。     

九龙江口-厦门湾悬沙浓度及多岔口潮汐汊道泥沙输运的数值模拟

基于环境流体动力学模型(Environment Fluid Dynamic Code/EFDC)水动力和泥沙模块,该文针对九龙江口-厦门湾水域潮动力强、浅滩面积大的特点建立二维潮流泥沙数学模型并利用实测数据进行校验。模型精简适用,成功反演了该水域的水动力场和悬沙浓度场,并能正确反映浅水区域的水沙运动特征。结果表明:在潮流作用下,厦门湾水体中悬沙浓度由外向内递增,悬沙随着潮流的涨落在湾内外作中-长距离的往复运动。湾内特别是浅滩区,大潮期悬沙浓度大于小潮期且浓度随潮变化明显,小潮期悬沙场则较为稳定。采用抓斗式挖泥船(源强Q=7.5 t/h)在翔安东南侧浅滩疏浚作业对邻近保护区基本无影响,但翔安南部"五岔口"型潮汐汊道存在能远程输运近岸疏浚泥沙的"泥泵式"水动力场,促使形成环绕厦门岛东海域的带状悬沙分布,该文进一步揭示了形成该分布的水动力机制。增大疏浚强度可导致白海豚保护区被污染,悬沙带宽度增大,浓度上升。     

辽东湾北部海域悬浮泥沙时空变化遥感定量研究

将辽东湾北部浅海海域划分为12个区,对各区悬沙浓度进行了定量计算,进而分析了悬沙的时空变化,探讨了影响悬沙高值区出现的因素和辽东湾北部海域悬沙的输移方向.结果表明:风速对于海域整体悬沙浓度和浑水区出现的范围有明显影响;辽东湾北部海域悬浮泥沙浓度高值区的出现与风向和潮流的方向有关,而与风速关系不大;近岸地区,涨潮表层平均悬沙浓度明显比落潮时大,5～10m的深水区,落潮表层平均悬沙浓度明显高于涨潮;涨潮悬沙输移主要表现为SW-NE方向,落潮则相反.