黄河三角洲孤东海域冲淤塑造营力研究

对黄河三角洲孤东海域冲淤塑造营力进行了分析,结果表明:①孤东海域侵蚀态势加重,CS19剖面1985年后全剖面侵蚀,CS20剖面1993年后16 m等深线以下开始冲刷,呈现上下段冲刷、中段淤积的演变态势,1998年后海域横向呈冲刷态势;②孤东海域为正规全日潮汐、正规半日潮流,常浪有效波高为1 m,近岸是沉积物运移活跃地带;③1992年和1997年的风暴潮破坏力强于其他因素,引起剖面严重侵蚀,次年回淤量大于风暴潮侵蚀量,且CS19回淤量大于CS20.     

新滩海域海岸演变及冲淤变化分析

运用1997—2008新滩海域16个剖面的监测资料,分析了新滩海域海岸演变及冲淤变化特点。结果表明:受黄河入海水沙量减少、河口流路分汊影响,新滩海域的边界条件不断发生改变,海洋动力影响相对增强,造成新滩海域整体不断被侵蚀。从剖面形态变化特征来看,孤东岸段S1—S3剖面和新滩中部S7—S10剖面为均衡侵蚀型;老河口附近S11和S12剖面为上冲下淤型。从剖面侵蚀过程来看,除河口附近轻微淤积外,孤东及新滩海域的其他剖面在-10 m以浅大部分表现为冲刷,在孤东海堤附近和清水沟老河口附近的岸段侵蚀尤为严重。     

基于麦考特法的孤东海岸带地形演变预测

从黄河入海泥沙变化、波浪变化、潮汐和潮流变化等方面,分析了黄河三角洲孤东海岸带地形演变情况,并运用麦考特法分别对建堤后0、10、20、30、40 a和50 a后的地形演变趋势进行了预测。结果表明:随着建堤时间的延长,堤前海域地形不断下切侵蚀,在一定范围内距海堤越远,侵蚀幅度越大,到距海堤11 km左右,侵蚀幅度达到最大。因此,应该迅速采取措施改变孤东海堤堤前的沉积环境,以避免更大的环境影响和生态损失。     

黄河三角洲滨海区水下地形演变浅析

依据实测资料分析了黄河三角洲滨海区水下地形的演变特点,得出了黄河三角洲滨海区水下地形在行水河口附近淤积、演变剧烈,而不行水河口附近海岸线蚀退,浅水区冲刷,深水区淤积的特点。     

黄河三角洲孤东海域前缘岸坡演变分析

对孤东海域1979～2002年前缘岸坡演变进行的分析表明：①浅水区呈蚀退状态,时段最大蚀退速率为314 m/a;②深水区为持续淤进,23 a累计淤进6 516～7 925 m;③侵蚀最大厚度在浅水区,时段最大侵蚀速率为0.272 m/a,23 a累计侵蚀3.625 m,深水区淤积厚度为3～5 m;④各等深线间的坡度均由陡变缓,用理论分析和图解法求得海堤坡脚处40 a后侵蚀极限深度在7.6 m左右.同时,指出波浪掀沙和潮流输送是海岸侵蚀的主要动力因素.     

穿黄工程河段冲刷问题研究综述

通过对比分析穿黄河段历史冲淤演变、小浪底运用后的冲刷分析、不同比尺及工况泥沙模型试验和二维数学模型计算,有关公式的计算成果,对孤柏嘴隧洞断面河段的冲刷深度进行了综合分析,提出了相应的冲刷深度、一般冲刷的最大水深及最低深泓点高程.     

挟沙水流床面冲刷深度试验研究

在清水冲刷粗化层极限冲刷深度研究的基础上,结合室内概化水槽试验,探讨了挟沙水流床面冲刷问题。不同来沙条件下床面冲刷深度水槽试验观测成果表明,随着上游单宽加沙率的增加,挟沙水流床面冲刷深度减小,挟沙水流相对冲刷深度与相对来沙条件呈线性变化趋势。参考爱因斯坦推移质输沙率公式,建立了一个能够综合反映来水来沙条件以及床面条件的床面冲刷深度计算公式。该公式计算值与试验实测值吻合良好。     

黄河三角洲海岸线的演变特征分析

受来水来沙、河口流路变化、海洋动力和人类活动等因素影响,黄河三角洲海岸线时空演变迅速而复杂。采用遥感与GIS技术相结合的方法,分析处理1987—2003年的多时相卫星遥感影像,采用非监督分类方法提取海岸线时空演变信息,结合利津水文站水沙数据,对河口面积和水沙量的关系进行了分析。结果表明:①随着水沙量的减少,河口逐渐由淤积转为侵蚀,并且程度趋于严重;②沙水比与河口变化面积之间存在较好的正相关关系。     

上海东海大桥周围海床演变与失稳风险研究

跨海大桥的地形冲刷是近年来的研究热点之一,对东海大桥2002-2015年间周围海床地形的监测成果进行分析。结果表明:东海大桥建桥后一直处于冲刷状态,研究区域内-10 m和-11 m等深线包络面积一直在扩大,大桥轴线西侧冲刷大于东侧,大桥北段和南段各有一个较严重的冲刷区,平均冲刷深度在1～2 m左右,南汇边滩围垦工程和洋山港陆连堵汊工程是导致这两个区域冲刷严重的主要原因。建议未来加强东海大桥桥墩局部冲刷地貌和大桥沉降及偏移的监测,并适时进行抛石等施工维护。     

黏性非均匀沙的冲刷

黏性非均匀沙起动和冲刷研究对于河口海岸工程的设计和安全具有重要的意义.在作者从概率论和力学角度所提出的黏性非均匀沙起动摩阻流速公式的基础上,建立起黏性非均匀沙的起动流速和冲刷率公式.在钱塘江河口河床获取2个钻孔共28个岩芯,进行起动和冲刷水槽试验.起动流速公式计算值与沙样起动试验数据符合良好,表明该公式能较好反应黏性非均匀沙的起动现象.进而根据冲刷试验资料确定了冲刷率公式的指数和冲刷常数,发现未充分固结的淤泥冲刷率与相对剩余切应力的二次方成正比,而固结已久的淤泥冲刷率与相对剩余切应力呈线性关系,冲刷常数分别为(2～3.5)×10(-5)m/s和(1～2)×10(-6)m/s,两者差一个数量级.     

利津水位对河口演变响应的计算方法

本文分析了黄河口的演变特征及其对利津3 000 m3/s同流量水位的影响。黄河口每次改道后尾闾河道的河长突然缩短,比降陡增,之后河长以先快后慢的速率增长,尾闾河道比降则呈指数衰减,经过约5~6年调整至平衡比降,其变化过程反映了典型的河床演变滞后响应特性。基于黄河口河道的演变特征,提出了河口河道水位和纵比降变化的概化模式,并采用滞后响应模型建立了河口河道同流量水位的计算方法,较好地计算了1954—2012年间黄河下游利津3 000 m3/s同流量水位的变化过程。该计算方法不仅考虑了河床演变的滞后响应特性,而且反映了来水来沙和河道淤长与蚀退对利津同流量水位的共同影响,能够连续地模拟河口淤积延伸及改道过程中河口河道特征水位的长期变化过程。研究成果可为分析黄河口淤积延伸与下游河道相对侵蚀基准面的变化关系提供参考。     

黄河口水下三角洲冬季床面变化初步观测研究

黄河携带大量泥沙入海,底床沉积物在波、潮、流等水动力条件作用下会不断地发生再悬浮与输运,形成黄河三角洲海底面的动态变化过程。利用自主研发的电阻率探杆三脚架,观测了水动力作用下海床面的侵蚀与淤积过程。研究结果显示,研究区涨落潮过程中海水浊度的变化主要受波高的影响,近底床位置海水浊度的变化趋势是涨潮过程中海水浊度上升,落潮过程中海水浊度降低。侵蚀或淤积是海床面泥沙的再悬浮与悬沙沉降共同作用的结果。研究区冬季的海床面变化以侵蚀为主,当沉降作用强于侵蚀淤积作用时,即使海床所受切应力大于沉积物临界切应力,海床仍发生淤积。     

杭州湾跨海大桥海中平台区海床冲刷特性

杭州湾跨海大桥海中平台位于杭州湾大桥中间位置,海中平台下部群桩结构与平台上游各系列匝道墩、大桥主墩形成了复杂的墩群结构,受其影响,海中平台区域海床冲刷较为剧烈。为深入了解海中平台区海床冲刷特性,应用多年实测地形测量资料,对海中平台区的海床地形特征、建桥前后海床冲淤变化规律进行了分析,研究各匝道墩最低冲刷高程分布,并应用数值计算模型分析了海中平台区的水动力分布特征,揭示了匝道墩海床冲刷机理。研究发现,与建桥前相比,海中平台区大桥轴线上游500 m~下游1 000 m范围内海床发生整体一般冲刷,在海中平台南北两侧,受局部绕流影响,产生明显的局部冲刷,最大冲刷达14 m。平台南北两侧向上游延伸的局部冲刷槽影响到平台上游的匝道墩,导致部分匝道墩附近海床高程普遍较低。整体来看,位于桥轴线上游的ZB和ZC系列匝道墩因受到海中平台绕流及主墩绕流的叠加影响,导致其最低海床高程明显低于位于桥轴线下游的ZD和ZE系列匝道墩,各匝道墩最低海床高程与涨潮流流速大小具有一定的相关性。     

杭州湾南岸电厂取水口海区泥沙冲淤分析

杭州湾南岸电厂取水口所在海床的冲淤情势是取水口高程设置和电厂安全运行需要考虑的核心要素。基于工程海区不同历史时期的地形资料,结合水沙运动规律、人类活动和二维潮流泥沙数学模型计算,分析了工程海区海床演变规律和趋势。结果表明:工程所在海床属于杭州湾南岸滩涂的一部分,摒弃围垦引起的短期冲刷效应,海床长期处于缓慢淤涨态势,淤积速率约0.04 m/a;沿岸潮流的输沙作用以及围填海等人类活动是海床淤涨的主因。工程建设后,取水口区域仍将保持淤积态势,周边规划工程亦将使取水口床面区域产生0.2 m左右的淤积。研究成果可为取水口方案的确定提供理论依据和数据支撑。     

河口治导线放宽率的确定

根据输沙平衡原理及水流挟沙力公式推导出河口治导线放宽率计算式,并分析了放宽率与潮差、落潮历时和单宽落潮流量等各个参数之间的关系。研究表明该公式中放宽率与各个影响参数的关系符合河床演变规律。以珠江虎跳门河口段及长江深水航道二期整治工程为例,分别对本文公式、罗肇森公式和陈志昌公式计算的放宽率进行了比较：本文公式计算的结果介于罗肇森公式及陈志昌公式之间;计算得到的虎跳门河口段及长江深水航道二期整治工程的放宽率分别为1.15％和0.43％,与工程实际采用值1.35％和0.47％相近。可以采用本文公式确定河口地区治     

钱江通道段河床最大冲刷深度的综合分析

钱江通道位于钱塘江河口的强涌潮区域,在洪潮水动力作用下河床冲淤剧烈.极端水动力作用下河床的冲刷深度是过江隧道工程建设的关键技术问题之一.本文基于河床演变分析、动床数值模拟、动床物理模型试验、沉积物分析等手段进行研究.首先建立了钱江通道过江隧道河段洪、潮水流冲刷深度的预测模型,经钱塘江河口的实测地形、水流泥沙及河床冲淤等资料的验证.在此基础上预测了过江隧道断面在极端水动力作用下最大冲刷深度,并与沉积物分析方法进行比较,四种研究方法所得的结果定性定量基本合理,进一步表明了预测模型的可靠性,预测的最大冲刷深度可为过江隧道的合理埋设提供参考依据.     

水工混凝土氯离子侵蚀及扩散系数的随机模型

处于河口感潮环境下的水工混凝土,承受氯盐侵蚀、潮水冲刷等多种自然环境荷载的作用,一般的室内实验很难模拟其真实的侵蚀过程.以钱塘江河口地区环境为研究背景,分析了处于感潮环境下的现有水工混凝土中氯离子侵蚀深度及含量,利用数理统计理论得到了自然环境下氯离子渗透规律;根据实测结果,分析了现有混凝土表面氯离子浓度和初始浓度.在上述分析研究的基础上,用Fick扩散定律分析了感潮环境下混凝土的氯离子扩散系数,研究了其分布类型及随机模型.     

2016—2017年调水调沙中断后黄河口演变特征

从2002年开始持续进行的黄河调水调沙,在2016年和2017年因黄河水沙总量明显减少而中断,2018年恢复调水调沙。为了解调水调沙中断后河口地形演变特征和沉积物粒度变化特征、给黄河三角洲的开发及生态保护提供科学依据,根据2015—2018年黄河口海域实测地形资料以及沉积物粒度资料,结合同期黄河利津水文站来水来沙情况,分析了2016—2017年调水调沙中断后及2018年恢复调水调沙后河口地形和沉积物粒度演变特征及其影响因素,结果表明:2015—2018年黄河口海域经历了冲刷—微淤—显著淤积的过程,这与黄河入海沙量的变化相一致;2017年入海沙量较少,研究区海域底质沉积物受到冲刷筛选,而2018年研究区海域受到大量黄河入海较细粒泥沙的补给,底质沉积物中值粒径和平均粒径变小,粒度表现为相对较细。为更好地监测黄河来水来沙对河口地形演变的影响,应对黄河口海域测验范围、时间、频次等进行优化设计。     

黄河口演变与流路稳定综合治理研究

简要回顾了黄河口演变与治理研究现状,结合黄河口面临的入海水量锐减、单一流路长期行河和小浪底水库的调节运用等新情势,提出在流路演变、岸线变化、关键技术和方案措施方面的近期研究目标。重点突破四大关键科学技术问题——尾闾河道出汊机制、海岸形态对陆海动力响应、河口流路演变多时空尺度混合模拟和河口流路水沙调配。明确六方面研究内容——黄河口尾闾出汊的孕育过程及触发机制、黄河口流路演变过程的动力机制及流路稳定的指标体系、黄河三角洲海岸演变过程与动力机制、黄河口演变的多时空尺度混合模拟技术、清水沟流路水沙通量调配技术与示范、稳定百年的黄河口入海流路方案与治理措施等。项目成果可以为黄河口综合治理和黄河三角洲高效生态经济区建设提供技术支撑。     

黄河内蒙古段河道整治工程冲刷深度计算

选取4家具有代表性的冲刷深度计算公式,对黄河内蒙古段整治工程影响较大的丁坝局部冲深和护岸冲深进行了计算,再以此为基础,综合考虑实体模型试验和实测资料,最终确定都思兔河口—三湖河口河段平均冲深为11.0 m,三湖河口—昭君坟河段平均冲深为10.5 m,昭君坟—蒲滩拐河段平均冲深为11.0 m。此外,根据公式计算结果、实地测量及模型试验资料,确定坡式护岸的冲深为4.55 m。