长江口盐水入侵对海平面上升的响应特征

基于MIKE3软件建立了潮流作用下长江口三维水动力及盐度输运数学模型, 采用实测潮位、流速、流向以及盐度资料对模型进行了验证。运用验证好的数学模型对海平面上升后长江口枯季盐水入侵进行了模拟, 从而分析海平面上升条件下长江口枯季盐水入侵的响应特征, 得出以下结论:海平面上升1 m后, 北支上段、南支、南北港以及南北槽的盐度均上升, 南支平均盐度均超过0.45 psu, 北支中下段的盐度却明显减小;海平面上升后潮汐的作用更强, 北支下段底层层化现象减弱, 北支径流动力增强, 表层层化现象增强, 表层Richardson数达150;南槽Richardson数底部减小, 表层增大, 但垂直结构趋势变化不明显。     

海平面上升对珠江河口东四口门盐水入侵的影响

利用三维水动力模型EFDC对珠江河口及其邻近海域的水动力过程进行模拟,并利用实测数据验证模型的可靠性。模型模拟结果表明,海平面上升会加剧珠江河口东四口门的盐水入侵,且不同口门对海平面上升的敏感度不同。海平面上升1.0 m时,虎门、蕉门、洪奇沥、横门盐水入侵长度将分别增加21.37、9.64、9.75、4.82 km左右。通过把东四口门上游区域各主要支流在不同海平面上升幅度下的平均盐水入侵长度和对应海平面上升幅度进行线性回归,得到了可靠的线性回归直线。该回归关系可为应对未来海平面上升引起的盐水入侵加剧、水厂选址和取水点选择等问题提供科学依据。     

珠江口最高洪潮水位预估

最高洪潮水位对经济发达的珠江口地区构成极大的威胁,给人民生活和经济建设带来不同程度的破坏和损失。通过对珠江口代表站灯笼山站和横门站最高洪潮水位系列进行回归模型分析,得出海平面上升速度为6.3 mm/a和5.8 mm/a。在对珠江口地区海平面上升进行预测的基础上,预估了在2050年50 a一遇的最高洪潮水位,在海平面上升20,30 cm和60 cm的情况下,灯笼山站和横门站最高洪潮水位的预估值分别为3.04,3.14,3.44 m和3.19,3.29,3.59 m。     

长江口洪季水动力对海平面上升的响应特征

考虑到海平面上升对长江口水动力构成的严重威胁,该文基于MIKE21软件建立了长江口二维水动力数学模型,采用实测潮位、流速以及流向资料对模型进行了验证。对相关文献和IPCC报告进行总结归纳,得到2100年海平面保守上升值约为0.5 m。运用验证好的数学模型对海平面上升0.5 m后长江口洪季水动力进行了数值模拟。计算结果表明:海平面上升后,涨潮时间增长,落潮时间缩短;海平面上升0.5 m后,长江口南北支、南北港以及南北槽高潮位增加了0.43 m–0.46 m,高潮位增幅沿程向上减小,北支上段涨潮动力受阻较明显(潮位增幅较大);海平面上升0.5 m后,北支流速增幅比南支大,北支上段落潮流量增幅达82.8%,对北支水道的发展有利。总体而言,海平面上升对目前长江口沿岸的标准构成了一定威胁,但对已经衰退的北支水道有利。     

数值分析海平面上升对磨刀门水道咸潮上溯的影响

磨刀门咸潮上溯有逐年增强的趋势,其发生的频率也越来越高。采用非结构有限体积近岸海洋模型FVCOM建立了磨刀门水道三维咸潮水动力数学模型,并采用实测潮位和盐度对模型进行了率定和验证,表明该模型能够较好地反映磨刀门咸潮上溯的水动力情况。采用已率定的模型,对外海海平面上升15 mm的工况进行数值模拟,研究了海平面上升对咸潮上溯的影响。结果表明,海平面每升高1 cm,磨刀门水道平均水位将升高0~1.67cm;磨刀门水道内表层和底层盐度均随着海平面的上升而增大,咸潮上溯的规律不随海平面的上升而改变;磨刀门水道河口处表、底层盐度增幅相差不大且均不随潮差的大小而变化;河道上游段,海平面上升对底层的影响明显大于对表层的影响,而且表、底层盐度均随着潮差的减小而增大;海平面平均每升高1 cm,磨刀门水道咸潮入侵平均上移距离为0.85 km。该研究对压咸措施有一定的指导意义。     

珠江口咸潮影响因素分析

对珠江口平岗泵站和联石湾水闸两个代表站咸潮与流量、潮差、潮水位、海平面、气象等影响因素的响应规律采用集对分析和非参相关分析方法进行了研究,结果表明:1珠江口咸潮的主要影响因素为流量、最低潮位和海平面,潮差、风级为次要影响因素;2平岗泵站和联石湾水闸咸潮对各影响因素的敏感性具有差异性,平岗泵站咸湖对流量更敏感,联石湾水闸咸潮对海平面、最低潮位、潮差和最高潮位的敏感性大于平岗泵站;3未来全球气候还将持续变暖,珠江流域枯水径流变化复杂,珠江口海平面上升速度在加快,应加强珠江口咸潮变化机理的研究。     

长江口盐水入侵对径流变异和海平面变化的响应

基于1960—2019年长序列实测径流、潮位资料,采用Mann-Kendall检验和Theil-Sen估计分析了长江口径流变异和海平面变化趋势,结合MIKE21水动力模型和蒙特卡罗方法,提出了计算盐度超标率的方法,并对长江口盐水入侵风险进行了评估。结果表明：径流对数值的年方差和平均海平面高度分别呈显著下降和上升趋势;预计到2060年和2100径流对数值的年方差分别减小30%和60%,平均海平面高度分别上升0.2 m和0.4 m;海平面上升增大了长江口盐度超标率,河口中段的盐度超标率增幅相对明显;随着径流变异性的减小,长江口沿线盐度超标率呈交错增减变化;2060年和2100年长江口平均盐度超标率将从46.9%增大到52.2%和54.9%,其中海平面变化对长江口盐水入侵的影响显著大于径流变异。     

珠江口海平面上升对三角洲的影响

气候变暖和海平面上升是当前地理环境变化相关连的两大问题。本文根据珠江口28个验潮站近数十年的观测记录统计,发现有23个站均显示轻微或明显上升,从地壳运动、水文地理因素等方面,作了具体分析,并就海平面上升对珠江三角洲经济发展的影响进行了较详细的论述。     

基于FVCOM的磨刀门水道盐水入侵三维数值模拟

该文采用非结构化有限体积近岸海洋三维模型FVCOM(Finite-Volume Coastal Ocean Model),建立了磨刀门水道至伶仃洋盐水入侵数值模型,模拟2004年、2005年及2007年枯季的长序列流场过程,观察其水动力特性,研究盐度的时空变化规律,分析其垂向分层现象。结果表明仅对该文模拟范围的建模也能达到模拟珠江四口门或八口门时磨刀门水道的准确度,从而减少了建模工作量和模型计算量。对三个工况的模拟显示盐水入侵最远距离在2005年1月最大,越过了全禄水厂,2007年3月最小。垂向分层方面,由于盐水上溯的最远距离均处于内河道处,盐度垂向分层不明显,底表层盐水最远入侵距离的差距随入侵距离的增加而减小。海平面平均每升高1 cm,磨刀门水道咸潮入侵平均上移距离为0.85 km。     

珠江口潮流泥沙数学模型关键问题探讨

河口潮流、波浪、泥沙、盐度构成了一个极其复杂的耦合系统,将波浪、盐度作为影响泥沙运动的重要因子,与波浪模型和盐度模型耦合,提出了珠江口潮流泥沙模型构架。分析了珠江口泥沙絮凝、泥沙起动、波浪作用下的挟沙力等泥沙数学模型关键问题。以盐度对河口泥沙絮凝的影响分析为基础,根据计算得到的不同径、潮动力作用下河口盐度分布,实现了泥沙絮凝沉速进行实时修正;通过影响河口滩、槽挟沙能力主导因子的识别,提出了一套水流挟沙能力实测资料筛选的方法,建立了波、流共同作用下河口水流挟沙力公式,并以此计算潮波作用下的挟沙力。研究完善了模型的辅助方程,为珠江口泥沙精细模拟奠定了基础。     

数值分析磨刀门水道咸潮上溯控制工程措施的效应

珠江河口磨刀门咸潮入侵有逐年增强趋势,其发生频率越来越高.此文采用有限体积近岸海洋模型(FVCOM)建立了珠江河口三维咸潮水动力数学模型,并采用实测潮位、盐度和流速对模型进行了率定和验证,表明该模型较好地反映珠江河口,特别是磨刀门咸潮上溯的水动力情况.采用已率定的FVCOM模型,分别对疏挖磨刀门拦门沙以及建设人工潜坝之后的工况进行数值模拟,研究了控制工程措施对咸潮上溯的影响.结果表明,疏挖拦门沙后,5‰盐度等值线的上溯最远点向内陆推进了2.5km,咸潮入侵程度有所加剧;而建造距河底3m高的人工潜坝后,5‰盐度等值线的上溯最远点向外海退缩了1.3km,咸潮入侵程度有所减弱.该研究对压咸措施有一定的指导意义.     

海平面上升与珠江口咸潮变化

海平面上升加剧了珠江口门咸害入侵。在概述了珠江伶仃洋海区、磨刀门、鸡啼门、黄茅海各入海口门一般、枯期及汛期、高潮时，咸害入侵特点的基础上，根据Ｉｐｐｅｎ和Ｈａｒｌｏｍｅｎ的扩散理论和方法失算当海平面上升０．４～１．０ｍ时，各河口区咸害入侵距离的变化情况，得到枯期高潮时，虎门水道咸潮入侵距离增加１～３ｋｍ，最大约４ｋｍ，磨刀门水道咸潮入侵最大距离增加约３ｋｍ，黄茅海区，最大入侵距离增加５ｋｍ的结论。     

海平面上升对黄浦江风暴潮水位影响研究

为了模拟海平面上升后的风暴潮位对上海市防洪的影响,建立了黄浦江平面二维潮流-风暴潮数学模型。介绍了模型控制方程、定解条件以及主要参数,并对模型进行了验证。研究表明,黄浦江风暴潮高水位从上游向下逐渐增加;海平面上升后,与风暴潮和天文潮产生非线性作用,引起超高水位,使风暴潮最高水位的增加值大于海平面上升值;超高水位发生的位置和大小与风暴潮特性和海平面上升值有关。研究结果可为上海市的城市防洪提供理论依据。     

海平面上升对珠江三角洲洪潮水位影响的研究

建立珠江三角洲及河口湾一、二维不稳定流连数学模型，假定珠江河口治理规划已全面实施并完成，然后地典型洪潮年的水文条件，分析计算海平面上升１０－３０ｃｍ的后珠江三角洲地区洪潮水位的变化。经过“９４．６”洪水过程模拟计算，得出海平面上升后，珠江三角洲中下游地区洪水位将上升５－２９ｃｍ，以河口附近地区上升值最大，向上游逐渐减小，同时潮流河口上升值大于径流河口。经过“９３．９”、“７４．７”台风暴潮模拟计算     

珠江口冬季盐度锋面变化的动力机制研究

通过利用ECOMSED模式研究珠江口冬季盐度锋面变化的动力机制。模式由风、潮汐和径流驱动,模式结果与实测数据吻合较好。通过分析动量和盐度输运方程表明,在动量方程中,风应力项、压强梯度力项和速度的时间导数项为主要项;而在盐度输运方程中,盐度的时间导数项、水平平流项和垂直混合项为主要项。余流在表层是向海方向,而底层则向陆方向,且强度较表层弱。通过增加大虎的径流量而保持其他3个站点的径流量不变时,锋面位置变化最为明显。南沙、冯马庙径流量的增大对珠江口盐度锋面的影响比较局部且程度相对较弱,而横门径流量的增大则对盐度锋面几乎没有影响。此外,风速越大或风向越偏北,则盐度等值线越往西侧移,盐度锋面也越向北移,风速与风向对盐度锋面影响的不同之处主要集中在珠江口北部域。     

中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST)研究Ⅱ:模型验证与应用

简述了在我国珠江口应用实测潮位过程、海表温度以及冬、夏季盐度分布资料对模型的验证与参数率定。在此基础上应用中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST),对我国沿海冬季东北季风作用下的环流进行了模拟计算,并对环流特征进行了分析。模型被进一步用来模拟在9316号台风影响下珠江口的风暴潮位、海流过程及分布结构的变化。     

珠江口水表盐度遥感反演及空间分异特点分析

大量研究成果以及实测数据表明:近海区域主要由淡水携带海的黄色物质与盐度一般呈负相关。利用modis影像,以黄色为中介,基于实测的黄色物质以及盐度数据建立了珠江口水表盐度的遥感模型。模型在河道以及近口门区域的精度略差,而对于河口区盐度的反演精度可以达到70%以上。利用模型获得不同潮位珠江口海表盐度空间分布情况,并分析其空间分异特点:珠江口盐度涨潮时盐度增高,落潮时降低,从下游到上游盐度逐渐减小,深槽盐度始终大于浅滩。     

珠江口黄茅海枯季的悬沙变化与泥沙输运

基于2010年3月的观测数据,结合数值模型,分析了珠江口黄茅海悬沙的时空变化,计算了全潮及枯季一个月平均的悬沙通量。结果表明:枯季时黄茅海内的悬沙变化深受河口的流速不对称、内潮不对称的影响,大多数站位都呈现出悬沙含量涨潮高于落潮的现象。受到径流、潮汐、密度环流、局地地形的影响,在河口湾的东槽内出现多个泥沙汇聚的滞流点。通过模拟2010年2-3月枯季时的泥沙输运过程,表明在湾口的岛屿间形成复杂的泥沙输运涡旋。枯季时西口为泥沙向陆输运的通道,而中口与东口则以向海输运为主。东槽内的泥沙输运发生向陆与向海方向的多次转变。     

2011—2012年枯水期珠江水量调度工作回顾

2011-2012年枯季珠江水量调度时,珠海供水系统建设取得了实质性进展,珠海竹银水库、竹洲头泵站相继建成并投入使用。但2011—2112年枯季珠江骨干水库蓄水严重不足,江河来水偏枯,导致澳门、珠海及珠江三角洲等地的供水安全形势严峻。在国家防总和水利部的领导下,珠江防总成功组织实施了2011—2112年枯季水量调度工作,确保了澳门、珠海等地供水安全,充分发挥了水资源的综合效益。     

枯季磨刀门水道咸潮活动与压咸控制分析

为进一步认识珠江河口咸潮活动规律和提供调水压咸有关控制参数,本文分析枯季磨刀门水道的盐度监测资料,发现咸潮半月周期内存在入侵期和退落期,在咸潮入侵强烈时上游河段一般的来流量(<4000m3/s)难以保证取水要求,控制上游增加一定的来流量只有在咸潮退落期才具有压咸实际意义;用日最小盐度反映咸潮发展的不同阶段较有代表性,而日最低潮位是决定日最小盐度的主要因素.利用三灶站加权日最低潮位过程可初步判断咸潮入侵期与退落期,同时可利用该潮位过程曲线谷值所对应的时间预报控制上游加大流量的最佳时机起点.资料表明,这一方法比现有方法更符合实际.