长江口深水航道建设中的浮泥研究及述评

本文结合长江口深水航道建设，对长江口浮泥研究的现状作了全面的分析和总结，阐述了长江口的浮泥特点，形成条件，形成过程和演变规律，在此基础上，对船舶航行对浮泥层（淤泥）的影响，航槽回淤计算中对浮泥的处理、淤泥质航道适航水深的确定，长江口北槽形成浮泥的可能性等问题进行了分析和研究，最后，对长江口深水航道治理中的浮泥研究工作提出了建议。     

航道工程中的浮泥研究综述

对浮泥层的定义,船舶航行对浮泥的影响及浮泥对航道工程的影响进行了分析,指出浮泥层对航道适航水深的确定和航道回淤量计算的影响较大。由于浮泥的成因和运动规律复杂,影响因素众多,浮泥对航道工程的影响研究有待于深入。     

航道疏浚中的浮泥现象对水深测量的影响分析

文章采用多波束测深系统、单频测深仪、双频测深仪对产生浮泥层的航道疏浚施工区进行多期测量，并对数据比对分析，测深水砣校核过的双频测深仪低频数据与浮泥沉淀后的多波束数据进行对比，验证了双频测深仪的低频声波数据的可靠性。同时给出减少航道疏浚中浮泥对测量影响的建议。     

浮泥沿航道流动的数值模拟

航道中浮泥的流动对于航道淤积分布具有重要影响,通过数学模型模拟浮泥运动有助于预测航道的淤积情况.以有限差分方法为基础,结合固结模型和流变方程建立了一维浮泥运动数值模型,模型得到浮泥缓坡流动试验验证,并应用于2007年韦帕台风期间连云港主航道浮泥流动模拟,模拟结果与实测数据吻合较好,所建模型可以较合理地描述浮泥的流动过程.     

边抛疏浚浮泥对河口地区航道淤积的影响

概述河口海岸地区航道附近浮泥存在成因及研究现状 ,将浮泥作为宾汉体 ,根据双层流模型的运动基本方程 ,推导出一维定常状态下浮泥运动速度与浮泥厚度、上层水流运动速度、底面坡度、浮泥密度、浮泥脱水速度、浮泥上层水体悬沙浓度、悬沙沉降速度、水深之间的关系及非定常状态一维浮泥运动简化方程。并对长江口北槽下段某处航槽边抛疏浚弃土中浮泥在不同水流作用下的运动进行分析计算     

浮泥运动研究综述

系统地介绍了浮泥研究的进展情况,对长期以来众多学者对浮泥的定义与界定,形成的机理与条件,浮泥在水流、波浪作用下的运动特性以及海岸或河口浮泥在风浪与水流等因素综合作用下的运动特性所做的研究工作与成果进行了综述,指出浮泥对港口、河口航道的回淤及港口环境污染影响深远;研究浮泥的运动规律具有深刻的意义;由于实验条件的限制,进行浮泥运动的相似模拟实验是非常困难的;对浮泥的运动规律的相似模拟研究有待进一步深入、加强与提高。     

水流作用下的浮泥起动流速试验研究

本文讨论了河口、海岸低浓度淤泥(浮泥)的悬扬起动机理。在分析中,考虑了水流的紊动猝发现象对浮泥悬扬起动的动力作用。假定浮泥为牛顿流体,则在理论上可采用分层流界面的失稳条件为浮泥悬扬起动的临界条件。考虑到浮泥实际上为宾汉流体,通过量纲分析,利用水槽试验和流变特性试验得到了新港浮泥悬扬起动流速的公式     

水—浮泥界面水沙分布及其对浮泥悬扬速率的影响

为探究浮泥层悬扬过程中水-浮泥界面的水沙变化特性,以高岭土为浮泥试样,在环形水槽中测定近底层水流结构和悬沙浓度分布,以此推求浮泥悬扬速率。结果表明:均匀剪切水流作用下水-浮泥界面水沙分布特性是影响浮泥悬扬速率的关键因素;近底层流速与浓度梯度随悬扬时间均呈减小趋势,即交界面处流体的掺混作用使水-浮泥分层流密度差显著减小,界面上浮泥层稳定性减弱,浮泥悬扬速率相应增强;同时考虑浮泥层对交界面处水流结构的影响,以界面实测局部流速代替断面平均流速对悬扬速率的经验公式进行了修正,所得计算结果更为合理。     

浮泥水域水流挟沙力公式初探

浮泥发育水域水体的含沙量通常变幅较大,无法与水流流速建立良好关系.在分析浮泥水域含沙量时空变化特征及常用挟沙力公式的基础上,提出了以浮泥重度为参数的挟沙力公式.该公式建立了浮泥水域水体含沙量与浮泥床面泥沙条件的关系,使泥沙数学模型中泥沙输运过程的数值模拟结果更加符合实际情况,有助于提高泥沙数值模拟精度.     

浮泥的屈服应力确定方法

浮泥的流变特性对于研究浮泥的运动特性至关重要,其中屈服应力作为重要的流变参数,表征使浮泥产生流动状态的临界应力。针对目前大多数研究中浮泥屈服应力确定方法较为单一的情况,作者系统地介绍了浮泥屈服应力的直接确定方法和原理,包括流变学的方法、斜面平衡法、自由流动重力平衡法等。并通过实例,利用流变模型拟合法和自由流动重力平衡法确定连云港区浮泥样本的屈服应力,并对这2种方法得到的结果进行了比较和探讨。     

再论瓯江口拦门沙回淤及治理研究

分析了瓯江口拦门沙在自然状态下、一期整治工程实施后的泥沙回淤情况,分析表明影响拦门沙回淤的主要因素为周边滩面上的风浪掀沙和上游洪水来沙.在泥沙回淤验证的基础上,应用波流共同作用下的二维泥沙数学模型,研究了拦门沙航道二期整治工程效果,预测了正常水文条件下的泥沙回淤及台风期骤淤.整治工程具有减少风浪掀沙和归顺水流等作用,取得了较好的整治效果,正常水文条件下减淤幅度为14.1%～23.1%,台风期减淤幅度为23.3%～35.7%.     

浙江苍南淤泥质潮滩开挖港池和航道的回淤分析

应用半经验公式对浙江苍南淤泥质海域开挖式港池和外航道进行回淤计算,计算显示,港池和外航道的年回淤量约占疏浚开挖量的13.5%,1次台风的骤淤厚度均在50 cm之内,台风过后3.5万t级船舶可以正常出入,表明苍南海域具备建港条件。     

浅析接力泵站在沿海平原排涝中的应用

沿海平原地势低平,排水河道过流不足,是平原内涝的重要原因。为了减轻沿海平原地区受潮汐、台风、地形等原因造成的内涝,提出在主干排水河道上逐级布置接力泵站,人为加大河道流速,从而达到提高排涝效率的目的,这是一种新的治涝措施。探讨了接力泵站的适用范围、布局和规模、水力计算概化方式等问题,以浙江省姚江流域的余姚市防洪排涝布局作为实例,结果表明:实施“分片节制”、“接力强排”的工程措施,对于排水距离远、水力坡降不足的低洼平原具有非常显著的排涝效果,体现了选取的措施的合理性。接力泵站措施可在有条件的沿海平原治涝工作中加以推广。     

通州湾规划港区对台风暴潮的冲淤响应研究

基于ADCIRC+SWAN模式和Delft3D+SWAN模式建立双层嵌套的通州湾及周边海域的水沙动力数学模型。根据路径特征将影响通州湾的所有台风分为５类,选取每类的代表性台风驱动模型,模拟不同类型台风期间通州湾规划港区及周边水道沙洲系统的泥沙冲淤情况,剖析水道沙洲系统对台风暴潮的响应。结果表明:台风造成的通州湾规划港区及周边水道沙洲冲淤变化总体不大,在±0.40 m以内;北侧掠过型和东侧掠过型台风引起的海域冲淤相对较大;从空间分布上看,三港池口门附近及口外航道内容易淤积,腰沙、冷家沙浅滩区容易侵蚀。风暴期间港区北部冷家沙外侧水道出现严重淤积,原冷家沙浅滩区出现显著侵蚀,虽然一场风暴过程的冲淤量不足以影响港口运营及通航,但需注意长期时间尺度上对总体冲淤趋势的影响。     

浙东淤泥质潮滩试挖槽台风骤淤观测分析

在浙东开敞海区的淤泥质浅滩上开辟深水航道具有一定的风险。试挖槽试验表明,浅滩上泥沙粒径变化较大,台风作用下试挖槽内泥沙聚集,快速密实,淤积量较大,发生骤淤,仅存在少量的浮泥。骤淤现象主要由于浅滩处于破波带,泥沙属于极细沙,试挖槽内流动弱,槽底泥沙群体沉速大。     

Wave-induced flow and its influence on ridge erosion and channel deposition in Lanshayang channel of radial sand ridges

Very limited modeling studies were available of the wave-induced current under the complex hydrodynamic conditions in the South Yellow Sea Radial Sand Ridge area（SYSRSR）. Partly it is due to the difficulties in estimating the influence of the waveinduced current in this area. In this study, a coupled 3-D storm-surge-wave model is built. In this model, the time-dependent varying Collins coefficient with the water level method（TCL） are used. The wave-flow environment in the Lanshayang Channel（LSYC） during the ＂Winnie＂ typhoon is successfully represented by this model. According to the modelling results, at a high water level（HWL）, the wave-induced current similar to the long-shore current will emerge in the shallow area of the ridges, and has two different motion trends correlated with the morphological characteristics of the ridges. The wave-induced current velocity could be as strong as 1 m/s, which is at the same magnitude as the tidal current. This result is verified by the bathymetric changes in the LSYC during the ＂Matsa＂ typhoon. Thus, the wave-induced current may be one of the driven force of the ridge erosion and channel deposition in the SYSRSR. These conclusions will help to further study the mechanism of the ridge erosion and channel deposition in the SYSRSR.     

太湖流域片台风防御工作的对策与建议

太湖流域片是我国经济社会快速发展,同时又是遭受台风严重影响的主要地区之一。在分析影响太湖流域片台风主要特点的基础上．总结了近年太湖流域片台风防御工作的主要经验,并对台风防御工作提出了建议。     

风暴对长江河口北槽冲淤影响的数值模拟--以"杰拉华"台风为例

台风产生大浪及增水常常侵蚀岸滩,掀动底部泥沙,使水体含沙量剧增;部分泥沙在水流作用下进入航槽并在那里落淤,严重时会影响航槽航运安全,因而定量地预测台风对航槽冲淤可能造成的影响非常重要。本文以“杰拉华”台风为例,提出计算风暴引起长江口北槽航槽冲淤变化的模型与方法,并讨论若“杰拉华”台风适逢天文大潮或大洪水时对长江口北槽冲淤变化的影响。     

基于台风参数模型的江苏海域风暴增减水研究

以正面袭击江苏的"达维"台风为例,运用台风参数模型、第三代波浪模型和基于浅水方程水动力模型对台风期间江苏沿海的风暴增减水进行模拟研究。首先,运用Je氏台风参数模型模拟了台风的梯度风场,并与NECP再分析风场数据对"达维"台风场进行合成,与观测值进行比较,拟合结果良好;然后,以模拟的台风风场为驱动,模拟台风经过期间江苏海域的波浪场,同时计算台风期间江苏海域的天文潮;最后,运用浅水方程计算江苏海域的增减水,并研究了沿海增减水分布情况。研究结果表明:灌河口附近最大风暴增水达1.9 m左右,由于台风中心位置的影响,江苏沿海最大增水从北往南呈先增大后递减的趋势。     

台风环境下海水抽水蓄能电站上水库超高计算评述

台风环境下海水抽水蓄能电站上水库的超高计算尚无成熟经验可循,如何合理计算超高是上水库设计急需解决的问题。在分析海水抽水蓄能电站超高计算关键问题及其特点的基础上,对台风风场、风暴潮及台风浪预报模型的研究进展进行了回顾与评述。分析指出在超高计算中应对上水库地形对台风边界层的影响、台风中心扫过上水库的极端情况、风速风向快速变化条件下风暴潮的动态响应等问题予以必要关注。为发展超高计算方法,建议加强小局域台风风场关键参数的概率分布研究和相关性分析,开展风暴潮及台风浪模型在小尺度孤立封闭水域的适应性研究,加强台风和风浪数据的观测。