珠江三角洲河网与河口夏季水沙通量模拟研究

本文利用一、三维水动力与泥沙耦合模型,计算珠江三角洲河网与河口夏季水沙通量,构建其收支模式,并分析水沙迁移路径与泥沙沉积特征。研究表明,西江为最主要的水沙输入源,磨刀门为最主要的水沙输出口门,蕉门次之。夏季泥沙以淤积为主,上游汇入的泥沙,有39.4%沉积于河网区,其余60.6%经八大口门输入珠江口后,有59.5%发生沉积,另外1.1%输入外海。河网区的水沙输送由径流控制,而河口区的由径流、潮汐、季风等因素控制。河网区各区域的沉积特点因动力条件的差异而呈现不同的规律,大量泥沙在西江干流、虎门水道淤积。珠江口中以内伶仃洋与磨刀门海域的沉积量最大,泥沙在西滩周边和磨刀门海域快速沉积,其中磨刀门海域淤积最为强烈。     

磨刀门河口拦门沙演变规律的研究

西江口磨刀门拦门沙是在径流动力与潮汐、高盐陆架水及沿岸海流等海洋动力相互作用下造成的泥沙淤积基础上,迭加波浪的改造、修饰作用形成。本文从磨刀门波浪动力特征出发,选取磨刀门地区不同年代的1∶10000至1∶25000之间的地形图、2003年9月实测资料及前人研究成果,并以该地区地形图为主,对磨刀门拦门沙演化作了对比分析,得出磨刀门河口拦门沙在波浪作用下的演变规律。     

珠江三角洲河网与河口区CBOD及TN和TP通量的模拟

基于一维河网与三维河口耦合水质模型,以1998年6月(丰水期)、1999年1月(枯水期)为案例计算分析珠江三角洲河网与河口区的碳质生化需氧量(CBOD)、总氮(TN)和总磷(TP)通量。结果表明,河网和河口区的污染物通量呈现明显的季节变化。在丰水期,河网区污染物的外源输入主要由上游输入的污染物通量(上游通量)贡献;经八大口门输入河口区的污染物通量(入河口通量)是河口区污染物的主要来源。在枯水期,河网区污染物的外源输入主要由河网污染负荷贡献;入河口通量是河口区TN、TP的主要来源,而河口区的CBOD主要来自河口污染负荷。丰水期的污染物上游通量、入河口通量分别是枯水期的8.0~20.2、15.1~21.5倍,同时,丰水期输入南海的污染物通量(入海通量)是枯水期的6.4~9.1倍。污染物主要经东四口门输入河口区,就各口门而言,虎门、磨刀门和蕉门是最主要的输入口门。总体上,河网和河口区对于CBOD、TN、TP均表现出"汇"的作用。     

珠江三角洲河网与河口区CBOD、TN和TP通量模拟

基于一维河网与三维河口耦合水质模型,计算1998年6月（丰水期）、1999年1月（枯水期）珠江三角洲河网与河口区的碳质生化需氧量（CBOD）、总氮（TN）和总磷（TP）通量。结果表明,河网和河口区的污染物通量呈现非常明显的季节变化。在丰水期,河网区污染物的外源输入主要由上游输入的污染物通量（上游通量）贡献;经八大口门输入河口区的污染物通量（入河口通量）是河口区污染物的主要来源。在枯水期,河网区污染物的外源输入主要由河网污染负荷贡献;入河口通量是河口区TN、TP的主要来源,而河口区的CBOD主要来自河口污染负荷。丰水期的污染物上游通量、入河口通量分别是枯水期的8.0~20.2、15.1~21.5倍,同时,丰水期输入南海的污染物通量（入海通量）是枯水期的6.4~9.1倍。污染物主要经东四口门输入河口区,就各口门而言,虎门、磨刀门和蕉门是最主要的输入口门。总体上,河网和河口区对于CBOD、TN、TP均表现出“汇”的作用。     

珠江磨刀门河口洪季悬沙与沉积物颗粒度分布及交换过程

基于洪季磨刀门河口实测水沙观测资料和河床表层沉积物数据,通过对不同区域不同时刻悬沙浓度和粒度、沉积物粒径组成分析,运用因子分析和粒度谱等统计计算方法,重点研究近期洪季磨刀门河口及滨海水域悬沙与河床沙交换过程及其动力机制。结果表明:磨刀门河口拦门沙内河道及汊道口区域的动力以径流为主的涨落潮流流系,悬沙与河床沙交换过程较弱;拦门沙浅滩区域泥沙运动表现为"波浪掀沙,潮流输沙"特性,再悬浮泥沙平均量占实测悬沙浓度的32%;拦门沙外滨海水域悬沙组成受径流与潮汐相对强度影响显著,构成上大潮时以再悬浮泥沙为主,小潮时则以径流下泄悬沙沉积为主,而悬沙输运方向受到东南向波浪和沿岸流控制。     

人类活动影响下磨刀门河口的泥沙输运沉积

磨刀门河口的自然演变进程深刻叠加了人类活动的影响,河口的地貌演变、水动力特征和泥沙输移沉积、底床冲淤趋势等发生显著变化.对围垦滩涂和修建治洪导堤两个主要人为治理措施的影响进行分析,得出整治前的磨刀门河口深槽水流散漫、泥沙漫滩沉积的状况得到改变,治理后河口的干支水道格局明确,水沙归槽输运,其中磨刀门水道因河槽束水束沙,径流输运显著,河槽呈现冲刷、延长的趋势;洪湾水道和白龙河水道亦河槽断面窄化、深化;磨刀门河口呈现出向外海延伸发展的趋势.     

现行黄河口区的水沙动力与汊道演变

近年来黄河入海水沙量持续减少,河口水沙动力和地貌演变出现了新的情势。基于黄河口区实测水文泥沙和利津站水沙数据等,阐述目前黄河口的水沙动力与汊道演变。研究发现,现行黄河口区潮汐存在“潮位一升一降,潮流二次往复,流速四峰四谷”的特征,形成了涨潮北流、涨潮南流、落潮北流和落潮南流4种流动形式,以及近岸与远岸对峙的余流场;河口径流量减少,潮流界和潮区界有所上溯;口门东、北两汊涨落时刻不同步,形成了短时汊道环流。剪切应力计算结果显示,口外悬沙含沙量主要取决于床面的泥沙动态,悬沙含沙量主要受泥沙的沉降和再悬浮控制。口门进出潮水量计算结果显示,口门进潮量北汊大于东汊,而入海水量北汊小于东汊,表明目前北汊趋于衰退,而东汊将逐渐成为径流入海的主汊。     

磨刀门口门治理开发规划与实施效果

磨刀门水道是珠江主要泄洪干道,其天然演变趋势是:口门的泥沙淤积多,不利于畅泄,只有进行必要的整治才能保证珠江三角洲人民生命财产的安全。而正由于有泥沙的淤积,河口浅海区才孕育着万余公顷的滩涂资源,这是一种宝贵的物质财富,群众对其开发的要求又十分迫切。因此,整治与开发如何有机结合,互相促进,并同时满足排涝、灌溉、航运、供水、环境等方面的需要,一直是人们探索的目标所在。80年代,磨刀门口门整治开发规划的完成,标志着磨刀门的治理开发工作迈向了一个新的阶段。规划方案至今虽还未最后完成,但实践的结果已比较充分地显示出它的成功。     

横琴围垦规划方案对磨刀门影响试验研究

在分析珠江河口磨刀门水沙动力的基础上,介绍了横琴新区南部围填海工程总体规划方案。采用珠江河口整体物理模型,通过清水、浑水定床试验,研究了横琴围垦规划方案对磨刀门河口的影响。研究结果表明:规划方案实施后,工程附近的水动力分布将有大幅调整,磨刀门水道涨、落潮量及分流比减少;洪湾水道分流增加,径流动力相应增强;十字门水道及口外湾口水域水动力均减弱。围垦规划方案实施后,磨刀门口外的深槽由双汊变为单汊,拦门沙位置下移,与无工程相比,工程后磨刀门及十字门出口10 a累积淤积厚度有所增;主要浅滩发展速度呈增大趋势,但变化幅度不大。建议对远期规划的岸线走向和线型作适当优化,以减小工程的不利影响。     

对珠江河口治理开发规划的几点意见

我着重就磨刀门、伶仃洋的治理开发和网河三角洲的规划问题提几点不成熟的看法,以供参考。一、磨刀门治理“河口虽有各种不同的类型,但总的来说都是处在从河流景观过渡到海洋景观的变动地区,径流挟带流域来水来沙侵注入海,潮流挟带海域水沙溯水而上,在这两种动力相互作用下,河口河     

人类活动对典型三角洲演变的影响--Ⅰ长江和珠江三角洲

中国大多数河流三角洲发育,许多城市在靠近河口处发展起来并成为商业中心。日趋增大的人类活动的影响导致了新的问题,需要新的流域管理策略加以应对。长江、珠江、黄河和海河三角洲为我国河口三角洲的典型代表。本文以长江和珠江三角洲为例,讨论了三角洲的演变及相应的管理策略。长江携带大量的水、沙入东海,在河口处不断形成三角洲岛屿和浅滩,导致河道分汊。长江口实施的航道疏浚和填海造陆工程促进经济发展的同时,在一定程度上束窄和稳定了河口。珠江三角洲是由西江、北江、东江以及潭江、绥江、流溪河、增江等在珠江河口湾内堆积形成的复合三角洲。三角洲内河网密布,出海口门较多。促淤造陆、疏浚开挖排洪航运水道、人工采砂等改变了三角洲的演变。合理的调配水沙,控制无序采砂,有计划的围垦是珠江三角洲综合治理方略。     

珠江洲头咀河段过江隧道工程极限冲刷模拟研究

珠江三角洲河网纵横交错,网河河道的泥沙来源既有上游不同径流挟带的陆域来沙,也有潮流所挟带的海域泥沙,河道水动力和冲淤特性极为复杂。以广州出海水道上段(广州-黄埔段)为例,在分析河道不同径潮组合下河道水动力特点的基础上,采用二维潮流泥沙数学模型对工程所在河道的极限冲刷进行了模拟计算。研究表明,对于三角洲复杂网河河道,认识不同的径流条件下河道的水动力特点是研究河道冲淤特性的前提。     

珠江三角洲河网径流输运过程对河床地貌的影响

通过珠江河口平面二维潮流数学模型,对不同地形条件下珠江三角洲河网区径流输运过程进行了分析。结果显示河床下切导致蕉门、虎门的潮汐动力加强,分流比减小,而磨刀门的分流比则有所增加。由于河床容积的增加,主要河道余流流速均有所减少,但由于北江干流分流比的下降,其余流流速减小趋势尤为明显。     

珠江磨刀门河口拦门沙对排洪影响的初步研究

建立了磨刀门河口二维水动力模型,在对现场实测资料验证良好的基础上,选取开挖中心拦门沙、东汊与西汊疏浚及导堤封堵东汊3个方案,比较了它们对排洪的影响,以探讨河口拦门沙的排洪效应问题。数值模拟表明,拦门沙开挖对磨刀门河口局部水动力特征的影响较小,拦门沙的开挖不能大幅增加洪水排泄的效率;修建导堤封堵东汊会加大挂定角至大井角的水面比降,造成更严重的壅水;东、西汊的浚深对排洪的影响也较小。拦门沙的存在看似对于泄洪有一定的阻碍作用,实际上河口及其拦门沙可以通过地貌形态的自动调整来与洪水径流作用相适应。     

珠江河网与河口一、二维水沙嵌套数学模型研究

利用三级联合解法和“节点含沙量控制法”,建立了珠江三角洲河网区一维非恒定流水沙数学模型,伶仃洋平面二维水沙模型采用了正交曲线坐标下DSI和ADI法。通过虎门、蕉门、洪奇门、横门4个交接面的水位、流量和输沙量等物理量的相互传递,在每一迭代步内进行河网一维与伶仃洋二维水沙模型的嵌套计算。利用2001年2月枯季和2003年7月洪季实测的水文资料进行验证。结果表明,模型计算结果无论在珠江三角洲河网区、交接断面以及伶仃洋区均与实测资料吻合较好,该模型可用来模拟珠江三角洲河网和伶仃洋的水沙运动过程。     

一维河网非恒定流及悬沙数学模型的节点控制方法

本文的一维河网非恒定流及悬沙数学模型，是根据以一维圣维南方程组，悬沙非平衡输运方程及水位、含沙量节点控制法而建立。首先，利用单一河流有限差分方程组转换形式和节点处质量、能量守恒性，写出所有节点的水位控制方程组。求解此不规则稀疏矩阵方程组得到得有节点的水位，再由单一河流非恒定流的求解方法可获得所有单一河流的断面水位和流量。基于水注的节点水位控制法，本文提出了节点悬沙控制法。假设节点处冲刷或淤积较小，所有节点的含沙量控制方程组可通过输沙量守恒方程用矩阵形式写出。求解此不规则稀疏矩阵方程组，得到所有节点处的含沙量。所有单一河流断面处的含沙量通过单一河流悬沙输运的求解方法获得。本文介绍的模型适用于各种河网类型。作为检验，该模型成功地应用于珠江三角洲流域河网水流及悬沙的数值计算。     

长江下游近河口段一维水沙数值模拟

长江下游大通以下河道宽阔、支汉众多，同时受径流、潮流双重作用，水沙运动非恒定性强．基于以上特点，建立了长江下游大通至徐六径具有河网特点的一维非恒定流悬沙数学模型．经验证，模型能够反映径流、潮流双重来流、来沙条件下本河段内的冲淤．     

珠江三角洲大系统洪水模拟分析及防洪对策探讨

本文在综合分析了珠江三角洲水系构成和水动力条件、洪水数值预报研究现状和既往研究成果的基础上，开发了涵盖三角洲河网及八大口门全水域的河口大系统水动力模型。模型将三角洲河网、八大入海口门、伶仃洋和黄茅海海湾作为一个整体，模拟其在径流和潮汐共同作用下复杂河网区各河道的水位、流量，河汊的分流比，口门的泄量分配比及海湾流态。模型用1999年7月最新的地形和水文同步资料进行了模型的大规模率定和验证。并计算分析了全三角洲水域的洪水情势，研究了三角洲目前受洪水威胁的主要问题所在，探讨了问题的成因和治理对策。成果可为科学制定三角洲水系的防洪规划和治理措施提供技术依据。