强潮作用下钱塘江河口盐水入侵机制

基于钱塘江河口段上、中、下游3个站点连续5天高频次的流速、潮位、水深、含氯度等实测资料,采用通量机制分解法计算每个潮周期的含氯度输运通量,分析了含氯度输运通量与潮差的相关性、水盐输运分离现象、强潮作用下盐水入侵的动力机制及其对抗咸的启示。结果表明:河口段下游的含氯度输运主要受斯托克斯效应控制,而上游则受平流输运和潮泵输运共同主导,垂直切变作用对含氯度输运的影响非常有限;在河口段的上游存在水体向下游输运,而含氯度向上游输运的现象,该现象会加剧上游河段的盐水上溯;向陆的含氯度输运通量与潮差存在较强的正相关关系,可将潮差作为盐水入侵程度及抗咸调度的重要指标。     

甬江河口洪季三维水沙动力和泥沙捕集机制研究

结合2015年洪季测验资料和三维斜压水流泥沙数学模型，研究了甬江河口的纵、横向余流结构及最大浑浊带特征，并根据动量平衡分析方法探讨了余流动力及泥沙捕集机制。结果表明：大潮期纵向余流受纵向对流项和正压梯度项主导呈下泄趋势，小潮期口门底部存在较大的向陆斜压作用，形成河口环流；盐度较低的上游弯道横向余流受纵向对流项和正压梯度项主导，表层指向凹岸、底层指向凸岸，而下游弯道横向环流结构受斜压梯度项影响大，过渡直道段横向余流呈表层收敛、底层发散的双环流结构；大潮时最大浑浊带位于清水浦，小潮则下移至镇海；弯道处泥沙横向捕集于凸岸侧，而过渡段仍聚集于深槽内。     

长江河口北槽近期盐淡水混合与悬沙输运研究

基于2013年枯季大潮期间在长江口北槽河道现场定点观测数据(包括潮流、悬沙浓度、盐度),通过对盐水入侵影响水流结构及泥沙运动过程的分析,对北槽河道盐淡水混合与悬沙输运进行了研究。结果表明:观测期间,北槽河道纵向及垂向受不同程度的盐度梯度影响,涨落潮过程中垂线流速不再保持无潮河流的分布规律,河口水流结构发生改变,促使出现上层水流向海、下层水流向陆的河口环流。在多重因素作用下,特别是环流阻碍了河流泥沙的正常下泄,并有利于底层泥沙上溯,出现上层输沙向海、下层输沙向陆的现象。各段河道中,垂向净环流项均向陆输沙,但向海的平流输沙及潮泵输沙作用更强,所以观测期间悬沙表现均为向海净输移。     

温州瓯飞浅滩及其附近海域枯季悬沙输运机制研究

基于2013年4月瓯飞浅滩大范围海域的潮流和含沙量同步观测资料,运用机制分解法分析悬沙从小潮至大潮的输运特征,探讨不同水动力因子对悬沙输运的贡献率。结果表明:余流从小潮到大潮期间逐渐增加,河口区余流值最大,其次是北部岛屿区,南部海域最小。欧拉余流绝大部分方向向海,而斯托克斯余流方向向陆。单宽输水量以北部岛屿区最大,向陆输运,其次是瓯江口,向海输运,输沙量以大潮输移为主,其输沙强度和输沙方向在空间上差异明显。瓯江口和鳌江口、南部北部岛屿区和海域向海输运,而飞云江口和中部海域向陆输运。在各个输沙项中,河口区以平流输沙为主,而北部岛屿区、中部海域和南部海域以潮泵输沙为主。     

伶仃洋河口环流特征及其动力机制分析

基于FVCOM模型,该文建立了珠江河口三维水动力数值模式,模式覆盖了上游三角洲河网区域、八大口门区域以及伶仃洋等近岸海域。该模式的水位、流速和流向验证结果表明模式能较为准确地反映伶仃洋的潮汐潮流变化过程。对珠江河口枯季水动力特性进行了数值模拟,并基于模拟结果分析了伶仃洋余流的时空变化特征及动力成因。结果表明,伶仃洋深槽中存在表层余流向海、底层余流向陆的河口环流特征,且河口环流特征随大小潮发生明显变化:小潮期间河口环流特征较为明显,小潮后的中潮期间最为显著,大潮时河口环流特征减弱,大潮后的中潮期间表底层余流几乎均为向海,河口环流特征趋于消失。这种纵向上的余流变化特征主要是与河口斜压作用有关。此外受东北风作用,伶仃洋横向上存在一个表层余流向西,底层余流向东的横向风生环流。     

长江口北槽中段枯季输盐输沙特征研究

基于2012年4月15日至23日在长江口北槽中段获得的枯季水文泥沙定点观测资料,运用通量机制分解法探讨了测点处从小潮到大潮连续16个潮周期的输盐输沙特征。结果表明,从小潮到大潮,测点处向海输盐中,欧拉余流输移项贡献最大;向陆输盐中,小潮时以"潮泵效应"输移项为主,中潮和大潮以斯托克斯漂移输移项为主,垂向净环流输移项次之。在向海输沙中,欧拉余流输移项贡献最大;在向陆输沙中,以斯托克斯漂移输移项为主,垂向净环流输移项次之。由于盐水楔的出现,北槽存在重力环流,这对北槽泥沙输运过程具有重要影响。小潮时水体垂向混合弱于大潮,盐水楔主要出现在近底部水层,这是导致垂向净环流输沙项对向陆输沙的贡献率从小潮向大潮不断减小的一个重要原因。     

磨刀门日潮平均盐度变化及驱动力分析

基于日潮平均的盐量输运方程,利用变量分离的方法分析实测资料,对磨刀门河口大小潮变化过程中引起日潮平均盐通量变化的驱动力进行了研究。结果显示磨刀门日潮平均盐度变化主要由平流输运和重力环流输运驱动,说明磨刀门河口是一个非稳态河口。大小潮变化过程中,从大潮转小潮的中潮阶段到下一个周期小潮转大潮的中潮阶段,重力环流作用大于平流输运作用,盐量在河口持续增加,各站点盐度持续增大;在小潮转大潮的中潮阶段到大潮转小潮的中潮阶段,平流输运作用大于重力环流作用,盐量在河口持续减少。咸潮上溯过程中,下游站点的纵向盐度梯度先于上游增大,也先于上游减小,上游站点盐度从增大变为减小的时间比下游站点有所滞后。     

枯水期磨刀门水道纵向盐度变化分析

以2005年西、北江三角洲网河区枯水期同步水文测验资料为基础,分析了磨刀门水道沿程测点在半月潮周期内分层余流、分层单宽盐通量与断面单宽盐通量的变化规律.实测数据表明,枯水期磨刀门水道下游底层余流以向陆为主,上游底层余流基本向海;全河段表层余流均向海.对断面单宽盐通量而言,中下游河段小潮阶段为负,大潮阶段为正.由此可见磨刀门水道咸潮是在小潮期上溯,而在大潮期消退.     

钱塘江河口七堡段氯度时空变化及与水文的关系

对10多年钱塘江河口七堡段大量的氯度、水文、地形等实测资料进行了统计、分析和比较,结果表明:在径流、潮流此消彼长的影响下,河口闸口—仓前河段咸淡水掺混最为强烈,径流大则氯度低,潮汐强则氯度高,但氯度垂向分布比较均匀,横向差异小,主槽氯度大于边滩;连续丰水年、连续枯水年,盐水入侵均较弱,径流从丰转枯的第一年,盐水入侵较强;大潮期受潮波变形和涌潮等影响,涨潮动力显著大于落潮,易发生盐水入侵;潮差是潮动力的重要指标,潮动力决定盐水入侵强度,潮差对河口的盐水入侵具有重要的指示作用。     

西洋水道水动力及悬沙输运特征分析

基于辐射沙脊群海域实测水文、泥沙资料,分析了西洋水道的水动力特征和泥沙沉降过程,并计算了实测测点的拉格朗日余流,同时对辐射沙脊群海域的冬夏季和大小潮的净进出水通道特征进行了分析。利用悬沙通量机制分解方法对西洋水道的泥沙输运机制进行了分析。分析结果表明:西洋水道内平流输运占主导地位,对悬沙净输运的贡献最大,余流是引起悬沙净输运的决定因素;水道内水深、地形复杂,海流在垂向上变化较大,导致含沙量垂向变化和潮周期变化,从而引起垂线净环流作用对输沙的负贡献。     

基于FVCOM的强潮海湾三维潮流数值模拟

采用三维非结构网格、有限体积的河口、陆架和海洋模型FVCOM模拟强潮海湾三门湾的三维水动力特征.模拟研究表明:FVCOM模型能很好地用于类似三门湾这样的具有复杂岸线、地形、多汊道的强潮海湾;由于垂向混合较强,三门湾表、底层的流场及余流场结构基本一致;受大柴门、田湾山诸岛复杂岸线、地形影响,大柴门、田湾山诸岛连线以西诸水域,余流总体上指向东南向外海;大柴门、田湾山诸岛连线以东至花岙岛的满山水道水域,余流呈顺时针环流结构,最终沿石浦水道净泄入海;FVCOM模型的干湿判别功能基本能较好地反映涨落潮过程中强潮海湾的滩地出露特征.     

钱塘江河口段水厂取水口管道延伸施工方法

某电化集团公司原水厂取水口位于钱塘江河口段，受潮汐影响，淤积严重，正常供水，需向江心延伸300m，建新取水口，工程位于强潮区，大潮期间潮高2m以上，涌潮推力达48kPa，且需采取不停水施工，以确保公司正常生产。对原取水沉井与新安装φ120mm钢管的连接，钢管的安装就位和新建取水口沉井等主体工程的水下施工技术作了详细论述。     

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。     

珠江三角洲西、北江干流水道水沙净输运机制分析

珠江三角洲西、北江干流水道是三角洲主要的输水输沙通道。该区域洪潮交叠、海陆交汇,水流特性复杂。对珠江三角洲西、北江干流水道枯季大小潮实测数据进行物质输移量分解,计算分析区域余流值及悬沙输运机制。结果表明:研究区域受径流影响程度超过潮流,而北江干流受潮流影响程度超过西江干流;悬沙输运中,欧拉余流悬沙输移为区域悬沙输移的最主要控制因素,斯托克斯漂移、潮汐与悬沙含量潮变化相关项、垂向净环流对悬沙输移也有一定影响。     

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.     

杭州湾北岸弧形岸段悬沙净输移分析——以龙泉—南竹港岸段为例

基于杭州湾北岸龙泉-南竹港弧形岸段的实测水文泥沙资料,利用余流分析和悬沙机制分解方法对该岸段的悬沙输运变化特征进行分析,并经2004-2005年地形冲淤验证.结果表明:龙泉-南竹弧形岸段的动力条件相对较弱,余流表现为总体向西流动,特征为"两头大、中间小",机制分解得出悬沙输运以净进为主,各动力项中主要以平均流项和stokes漂流项为主,平均输沙率方向受平均流项控制,涨落潮挟沙强度对净输沙也有一定的贡献,并导致研究区西部岸段出现逆向输沙;余流和机制分解结果表明海岸的中部及东部为悬沙的主要落淤地带,而西部则冲刷加深,这与地形的冲淤分析相一致.     

杭州湾年最大潮差分析

潮差变化对水沙输移、潮滩演变、涌潮、盐水入侵、潮能开发、港口航运、水产养殖和生态环境均有较大影响.该文基于杭州湾实测潮汐资料,对杭州湾年最大潮差时空变化、成因及增大原因进行了系统分析.结果表明:钱塘江河口最大潮差位置位于澉浦上游;年最大潮差杭州湾北岸出现在8月的次数最多,杭州湾口南岸镇海出现在12月和1月的次数最多;所...     

江都水利枢纽下游潮水位变化规律及影响分析

为了探究江都水利枢纽下游潮水位变化规律及其影响,根据输水口门三江营站逐日资料, 应用趋势分析和周期分析的方法,分析1957—2019年长系列的特征潮位、潮差、潮历时、周期等典型要素的变化规律以及对工程运用的影响。结果表明:多年潮位呈显著增大变化,涨落潮最大潮差呈不显著增大趋势、涨落潮最大历时呈不显著减小趋势,但最大潮差和潮历时在夏季呈现与年趋势相反、在枯水期呈现与年趋势相同的变化。特征潮位、潮差、潮历时均呈周期性变化,特征潮位和最大潮差主周期均约为28 a,涨落潮最大历时主周期约为22 a;根据主周期特征时间长度,特征潮位、潮差、潮历时目前均处于增大阶段,将于2020—2021年进入为期约7~9 a的减小期。该研究对南水北调东线源头充分调引长江水源以及淮河洪水安全下泄具有重要的现实意义,也为更好地掌握长江河口潮流界末端潮流的运动规律提供参考。     

涌潮数学模型在钱塘江河口桥梁工程中的应用

钱塘江河口潮大流急,特别是汹涌的涌潮,对钱塘江河口的桥梁工程破坏力极大.应用以准确Riemann解为基础的Godunov格式,结合WLF方法模拟了钱塘江涌潮.在验证计算的基础上,预测了潮差频率为0.33%、1%、2%、5%条件下环杭州湾萧山通道工程(钱塘江十桥)桥位处的设计流速和设计流量,为桥梁工程的设计提供了依据.     

长江口北支小潮至大潮水沙输运机制研究

根据2010年4月23日至30日在长江口北支主槽内获得的流速和悬沙观测资料,运用机制分解法分析了从小潮到大潮连续变化过程中北支的水沙输运特征.研究结果表明:从小潮到大潮余流和单宽输水量不断增加,输水方向向海.单宽输沙量从小潮到大潮趋于增加,但输沙方向具有小潮和大潮向海、中潮向陆的特点.在各输沙项中,平流输沙占主要地位,其输沙方向向海,输沙量从小潮到大潮显著增加,大潮输沙量约为小潮的46倍;潮泵输沙占次要地位,其输沙强度和输沙方向随潮周期变化频繁;垂向净环流的输沙强度很小,输沙方向向陆.此外,从小潮到大潮的过程中,一些重要输沙项的贡献率随潮周期变化显著,这表明各潮周期的悬沙输运机制有时存在较大差异.