A preliminary study of the turbulence features of the tidal bore in the Qiantang River,China

In this paper, the turbulence characteristics of the tidal flow in the Qiantang River, China, the world-famous Qiantang bore, are studied. A detailed field observation at the Yanguan section of the Qiantang River was carried out during the spring tide in October 2010 with a continuous collection of high frequency turbulence data. The data analysis shows that the hydrodynamic processes are characterized by a strong tidal bore. Statistics of the turbulence such as the probability distributions of the turbulent components, the variance terms and the covariance terms are found consistent with those of previous studies of estuaries without the tidal bore. However, along the vertical profile, the distributions of all variables become more scattered downwards. The horizontal turbulence fluctuations are of a similar magnitude while the vertical turbulence has a fluctuation magnitffde about 1/3 of that of the horizontal turbulences. The fluctuation strengths and the Reynolds stresses are much larger than those of other estuaries when the bore arrives. The bottom shear stress varies periodically with the tides, less than 0.44 N/m2 during the ebb but is increased drastically at the bore arrival, with the maximum being 0.92 N/m2. A good linear relationship is found between the bottom shear stress and the bottom suspended sediment concentration.     

兴化湾悬沙输移机理分析

隧道工程所在位置河床的最大冲刷深度是过江隧道方案设计的关键参数之一,合理确定最大冲刷深度能为保证工程安全和减少投资提供重要设计依据。在分析近年来河道演变特点和前人所做研究的基础上,以长江下游仪征水道世业洲河段拟建过江隧道为例,分析工程河段的来水来沙特点,采用二维水流泥沙数学模型对不同水文年条件下河段河床最大冲刷深度进行了研究。在验证模型水流和泥沙冲淤相似的前提下,确定了动床模拟的不利水沙系列为2007—2010年+1998年+300年一遇洪水流量过程,并结合地质勘测资料对模拟结果进行了合理预测。最终确定过江隧道断面河床左汊最大冲深为10.85 m,右汊最大冲深为8.87 m,该结果对拟建过江隧道工程而言偏于安全。     

NUMERICAL SIMULATION OF BED TOPOGRAPHY CHANGES INDUCED BY DEEP WATER NAVIGATION CHANNEL PROJECT IN THE YANGTZE ESTUARY

1 .　INTRODUCTIONWiththedevelopmentofindustriesintheYangtzeestuary ,moreandmoreprojects ,suchasportdevelopments ,waterwayconstruction ,landreclamationaswellascoastalprotectionworks,havebeenconductingintheestuary .Moredetailedknowledgeofthetidehydrodynamicsandsedimenttransportmechanisminthewaterisneededforconstructionandmanagementofthe projectsbe causeofthedifficultiesinmodelingthecharacter isticsoffinecohesivesedimentmovementandthecomplicatedflowsdrivenbyriverdischarge ,tide ,stormsurgeand…     

长江口潮流不对称时空分布特征

河口地区的潮流不对称特性对近岸的泥沙输运、地貌改变有着很大的影响。但由于长期且高频的流速或流量数据较难获取,潮流不对称特性的研究较少。利用二维水动力数学模型,模拟长江大通以下感潮河段1 a的动力过程,研究长江口潮流不对称的时空分布规律。结合非稳态调和方法和偏度方法,分析长江口涨落潮流速不对称和涨落憩历时不对称趋势,并进一步分析长江口的粗、细颗粒泥沙运动趋势。研究结果表明:落憩历时更短,有利于细颗粒泥沙向陆运动;径流对落潮流流速的增强作用导致长江口落潮流速大于涨潮流速,有利于粗颗粒泥沙向海运动。研究成果对于明确长江口泥沙运动趋势及潮流不对称的影响有一定参考价值。     

深圳河一、二期河道治理后水沙特性变化分析

深圳河一、二期河道治理工程塑造了新的河道形态,改变了深圳河潮流特征和泥沙输移特性。实测资料分析表明,深圳河治理后,河道阻力大大减小,潮波易于上溯,有利于涨潮流挟带泥沙进入深圳河而不利于落潮流将泥沙挟带出河口。这一变化将对深圳河的河道冲淤产生根本影响。     

博贺湾海域悬沙输移机制分析

根据博贺湾海域大潮期间的水文泥沙实测资料,采用悬沙通量机制分解法将悬沙净输移通量分解为多个动力项,并分别从平流输沙、潮泵输沙和垂向净环流输沙三方面分析了悬沙输移机制。结果表明:博贺湾海域大潮期间拉格朗日余流基本沿涨潮方向,离岸越远,余流值越大,欧拉余流大小与拉格朗日余流相近,斯托克斯余流接近于零;平流输沙在悬沙净输移中占主导作用,其中欧拉余流输沙作用方向与涨落潮优势流相关;博贺湾海域潮泵效应输沙作用不强,潮泵作用由涨落潮潮流和含沙量在潮周期的不对称性引起;垂向余环流输沙作用很弱,垂向净环流输沙和拉格朗日余流和含沙量的垂向分布有关。     

上海沿海潮汐变化趋势及其影响研究

通过分析上海沿海主要水文测站芦潮港、堡镇和高桥3站的历年潮位、潮差、潮时等水文要素变化趋势,研究得出上海沿海潮汐主要受海平面上升、上游洪水等因素影响。平均潮位变化趋势基本与海平面上升趋势一致,潮差情况呈现杭州湾变大,长江口北港变小的趋势。杭州湾涨潮潮时也出现增大。并对可能出现的影响进行分析。     

潮流不对称与推移质泥沙长期净输运

由统计学中的“偏度”概念出发,对潮流不对称的量化进行了探讨,进而将潮流不对称与推移质泥沙的长期净输运联系起来.在此基础上,对潮流不对称对推移质泥沙输运的作用机制进行了研究,并推导了利用潮流调和常数估算推移质泥沙长期净输运的方法.研究认为,产生潮流不对称的原因包括满足一定条件的分潮间的相互作用以及余流与分潮的相互作用,不同分潮组合对潮流不对称的贡献既与分潮间的相对振幅有关,又与分潮间的相对相位有关;对推移质泥沙输运而言,既包括同方向的分潮之间、分潮与余流之间的相互作用,又包括不同方向的分潮之间、分潮与余流之间的相互作用.由偏度结合推移质泥沙输沙公式导出的潮流不对称与推移质输沙之间的关系提供了一个由潮流调和常数估算河口推移质输沙的简便方法,经对比,该方法与直接采用推移质输沙率公式结果是一致的.     

潮汐水流的垂向结构与剩余环流研究

本文利用特征值理论和摄动方法研究了潮汐水流的垂向结构，得到了潮汐水流垂向结构的二阶摄动解及其一阶Ｅｕｌｅｒｉａｎ、Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ和Ｓｔｏｋｅｓ输运速度的解析表达式。通过对各种典型涡粘性系数的分析，其结果表明二次涡粘性系数的潮汐水流垂向结解比线性和常涡粘性系数的结果更接近于实际的观察结果，而所得到的Ｅｕｌｅｒｉａｎ输运速度与实验结果定性地相吻合。     

潮汐汊道稳定性研究综述

从时间 流速不对称特征、纳潮量 过水断面面积关系、水动力特性、泥沙运动及动力沉积地貌过程的角度,综述了潮汐汊道稳定性研究的进展,指出今后潮汐汊道地貌形态动力学研究的主要课题有探求纳潮量 过水断面面积关系物理机制、阐明潮汐汊道水沙运动及沉积地貌相互作用过程、揭示淹没型潮汐汊道稳定机制及拓展复合型潮汐汊道研究等。     

河口河相关系及其受人活动的影响

运用10余条入海河口的资料建立以落潮流量为自变量的河口经验 河相关系。但因落潮流量与河宽、断面面积有关的非独立自变量，基于涨、落潮（包括径流）的输沙平衡概念，得出了平衡条件下河口沿程各断面浇潮流量与径流及其潮流历时的关系式，从而使非独立自变量成为独立自变量，便于分析和预测人类活动对河口的影响，据此，对浙江省几河 流河口的现状及人类活动（ 引水、建水库、挡潮闸）后，河口淤积的实际资料进行了验证，其 平均误差为15％。     

感潮河口闸下软基冲刷模拟与实践

 浙江省的感潮河口水闸众多,其闸下软基防冲是众人最关心的问题。结合南台头排涝闸工程的水工模型试验和原型的实际运行情况,对闸下口门区流态及冲刷情况进行分析。结果表明：利用起动流速相似准则选择天然沙模拟闸下软基,能较好地反映实际情况;对于因冲刷而易发生河床演变的工程,需通过动床试验来论证。该成果可供类似工程参考。     

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。     

河口湾边滩围垦的潮波变形数值模拟

本文采用潮流数值模拟的方法，以中国华南的珠江口黄茅海河口为例，进行边摊围垦后湾内期波变形的模拟计算。数学模型在完成了对实测水文资料的验证之后，对黄茅海河口湾边滩围垦的不同工况进行了潮流场的对比计算。计算结果表明，湾内潮差和纳潮量与围垦规模成反比，流速分布的变化与边难围垦位置关系密切。在较浅的边摊上适度围垦，新岸线保持适当的放宽本，对湾内的潮坡变形影响不大。     

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.     

NUMERICAL SIMULATION OF THE TIDAL MOTION AND SUSPEND EDSEDIMENT TRANSPORT IN THE RADIAL SANDBANK AREA OF THE SOUTHERN YELLOW SEA

A coupled 2-D numerical model for hydrodynamic-sediment transport was established and applied to simulate the tides, tidal currents and sediment movement in the submarine Radial Sandbank area of the southern Yellow Sea.With a high-resolution topography dataset used in the model,the simulation reproduced a fine-structured current field and erosion-siltation distribution. The modeled results show that,in the area of Radial Sandbanks, reversing tidal current and seabed erosion occurs within troughs while tidal current with more rotary feature and deposition occurs above sandbanks,which indicates the tidal-induced formation of the Radial Sandbanks. During a tidal period, associating with the variation of current speed, erosion alternates with siltation. The seabed deformation depends on the relative strength of erosion and siltation in a tidal period.     

潮流和波浪作用下悬移质挟沙能力的研究

本文将湍流猝发理论用于潮流与波浪共同作用下挟沙能力的研究。基于湍流猝发的时空尺度得到波浪和潮流作用下床面泥沙上扬通量 ,然后根据连续律 ,建立了平衡近底含沙量的理论表达式。进而根据波浪掀沙和潮流输沙的模式 ,推导得出了物理概念清晰和充分考虑床面附近泥沙交换力学机理的潮流和波浪共同作用下的挟沙能力公式 ,经过黄河口实测资料的验证 ,计算与实测符合良好。     

杭州湾天文潮长周期变化对涌潮的影响

基于长系列实测潮汐资料和调和分析方法,分析了涌潮起潮点下游杭州湾实测潮汐和天文潮长周期变化,进而分析了天文潮变化对钱塘江涌潮的影响。结果表明：乍浦站实测潮汐每年八月初三和八月十八同日同潮实测潮差、潮到时间和涨潮历时变化幅度很大,最大变幅分别为1.95 m、102 min和122 min;乍浦站天文潮每年八月初三和八月十八同日同潮潮差、潮到时间和涨潮历时最大变幅分别为1.52 m、93 min和46 min。天文潮变化对涌潮影响很大,盐官站同日同潮涌潮高度最大相差1.12 m,涌潮到达时间最大相差93 min,涌潮流速最大相差2.05 m/s,涌潮陡度最大相差18.1%。     

基于EFDC模型的长江江苏段水流输运时间研究

水流动力过程是水体中物质迁移转化的基础和前置条件,某一段特定的水体中水流的输运速度会影响其水体交换程度和污染物自净能力。基于EFDC(环境流体动力学模型)中的水龄(WA)和拉格朗日粒子示踪模块,以周边经济较发达、污染负荷排放量较大的长江江苏段(南京至徐六泾)为研究对象,模拟在上游不同设计流量及特定下边界潮位条件下的江段水龄分布及拉格朗日粒子输移时间的规律,分析上游径流对江段水体输运的影响。研究结果表明:受下游潮汐的影响,越靠近下游水体输运越慢;水体输运时间在相对较小的径流量下受流量影响较大;拉格朗日粒子示踪的方法相较于水龄计算的方法,下游水流的输运计算结果受下游开边界条件影响较小;水流沿程的输运时间与径流量可以采用二次函数进行回归分析,水流从入口输运到达或完全通过特定站点的时间以及相应站点的水龄均可以采用幂函数进行回归计算,都有较好的效果。模型模拟的方法可以很好地反映和刻画研究区域内水体的输运特征,模拟研究可以增加对感潮河流中物质输移过程的认识,为河流中突发污染事故的预警和管理措施提供新的思路。     

维持河口冲淤平衡洪水流量阈值研究

针对河口入海径流匮乏和海相来沙淤积的特点,引入纳潮回淤法计算漳卫新河河口年均纳潮淤积量,在此基础上,利用河口一维水沙数学模型模拟不同洪水条件下的河道冲淤量,建立洪峰流量与河道冲淤量的回归关系,确定了维持河口冲淤平衡洪水流量阈值。结果表明,漳卫新河河口年均纳潮淤积量36.7万m3,维持河口冲淤平衡的洪峰流量阈值为772.1m3/s、相应的5日平均流量为318.9m3/s。研究为河口冲淤平衡洪水流量计算提供了一种新的思路和方法。