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。     

伶仃洋潮流动力与湾口型态关系研究

伶仃洋的潮流动力特性,受径流与潮汐的双重作用.通过水动力的数值模拟,探讨不同湾口型态与伶仃洋水动力变化关系,为伶仃洋河口治理提供科学依据.通过伶仃洋不同湾口型态模拟,进一步说明珠江水利委员会上世纪90年代制定的原治导线方案在维持伶仃洋潮流动力方面最为合理,更能发挥喇叭型态辐聚效应.     

伶仃洋沉积动力特点及其水沙治导问题

按系统论的观点结合河口界面理论,以实际观测数据和数学模型作为实证,分析伶仃洋的沉积动力特点,在此基础上从伶仃洋的动力结构、水利排洪、港口航道建设和河口生态方面探讨了伶仃洋西北三口门的水沙治导问题,为珠江口伶仃洋水沙治导指明了方向.     

潮汐通道理论在伶仃洋淤积研究上的应用

一、前言伶仃洋是珠江流域八门入海中东四门的总汇,洋面辽阔,是一个南北向漏斗状海湾。湾内外有几列东西向的大小岛屿束窄洋面,使伶仃洋成为潮汐通道。它是广州港和黄埔港的出海水道。珠江流域上中游带来的河流输沙量逐步充填在河口内外,伶仃洋的淤积研究也就联系到珠江河口治理问题。笔者根据《人民珠江》的资料以及1978、1979年珠江河口伶仃洋水文调查工作的成果,在输沙淤积问题上,提出下列三点商榷意见:     

台风作用下伶仃洋波浪场的模拟计算

该文运用SWAN模型对“0814”号台风作用下伶仃洋的波浪场进行了模拟研究.计算得到从台风登陆6小时前开始至登陆6小时后的南海北部海域波浪场,并作为伶仃洋海域波浪的外边界条件.在计算珠江河口伶仃洋局部海域的波浪场时,相比之下伶仃洋海域只是一个局部小区域,故风场采用随时间变化的均匀风场.先不考虑流的影响,水位采用伶仃洋内部代表点南沙站的水位并忽略水位伶仃洋内的变化,模拟计算时全面考虑风输入项、白帽作用、底摩擦作用、破波作用、耗散作用以及三波相互作用和四波相互作用.计算结果表明,在台风登陆过程中,南海北部和伶仃洋波浪场的变化基本依赖台风风场变化,并在台风登陆时波高达到最大,波浪的传播方向与风向基本一致.最后,还考虑了在台风登陆时刻加入流场和水位场,以此分析了流场对波浪场结果的影响.     

珠江河口治理规划方案下伶仃洋泥沙运动及冲淤演变规律分析

建立珠江河口二维水沙数学模型,计算研究珠江河口规划治导线方案下伶仃洋的水沙运动和冲淤变化情况,并对伶仃洋水域演变趋势进行了分析预测。     

伶仃洋河口湾的形态研究

珠江河口、三角洲河网和口外海域是一个互动的大系统,伶仃洋的河口湾形态变化对三角洲防洪及伶仃洋沉积动力都将产生一定的影响.根据伶仃洋的自然发展趋势和人类活动特点,设计了3个方案,其中一个方案为原治导线方案,利用珠江口一、二维水沙数学模型的计算结果,分析了伶仃洋喇叭形河口湾缩小后对三角洲的防洪水位以及伶仃洋动力影响.     

珠江河口东四口门流场结构与涡流研究

珠江河口东四口门径潮比差异较大,潮优型口门虎门与其他三大河优型口门有明显的涨落潮不一致现象,该现象致使珠江河口东四口门附近流场不同于单一口门流场。根据1978年伶仃洋实测水文资料,结合水动力高分辨率数值模拟,研究了口门附近流场结构与涡度分布,发现口门附近是发生涡流的重点区域。口门之间涨落潮不一致及流场动力相互影响,形成涨落潮流路分异及相互挤压,并在岸线和地形边界的作用下易导致涡流发生。1974—2006年岸线变化较为剧烈区域都是涡流发生的重点区域,这说明涡流对浅滩发育演变可能起到一定作用。     

伶仃洋滩、槽水流挟沙力初步研究

复杂的水下地形及动力过程使得伶仃洋滩、槽具有不同的挟沙特征,深入研究伶仃洋水流挟沙力问题,对于推动伶仃洋泥沙数学模型的发展具有重要意义。选用同时覆盖伶仃洋滩、槽水沙要素的1978—1979年水文调查资料,分析了其主槽和浅滩水体含沙变化特点,指出主槽非饱和输沙特点显著、泥沙补给是否充分是影响水体挟沙的重要因素,而滩地泥沙二次搬运与其潮流和波浪动力条件密切相关,在此基础上初步建立了伶仃洋滩、槽挟沙力的计算公式,公式基本能够反映伶仃洋滩、槽水流挟沙特点。     

伶仃洋滩槽演变趋势预测研究

近年来伶仃洋高强度开发和建设改变河口形态和边界,必然对滩槽冲淤和演变产生影响,其累积和长期效应是河口开发治理需高度关注的问题。采用泥沙数学模型作为技术手段,通过设计出代表珠江河口长期的径潮特征动力的水沙系列计算河床冲淤变形,在对伶仃洋水沙运动和冲淤发展进行验证的基础上,对伶仃洋河口区的滩槽演变趋势进行了预测,并分析伶仃洋近期的滩槽演变趋势。     

珠江河网与河口一、二维水沙嵌套数学模型研究

利用三级联合解法和“节点含沙量控制法”,建立了珠江三角洲河网区一维非恒定流水沙数学模型,伶仃洋平面二维水沙模型采用了正交曲线坐标下DSI和ADI法。通过虎门、蕉门、洪奇门、横门4个交接面的水位、流量和输沙量等物理量的相互传递,在每一迭代步内进行河网一维与伶仃洋二维水沙模型的嵌套计算。利用2001年2月枯季和2003年7月洪季实测的水文资料进行验证。结果表明,模型计算结果无论在珠江三角洲河网区、交接断面以及伶仃洋区均与实测资料吻合较好,该模型可用来模拟珠江三角洲河网和伶仃洋的水沙运动过程。     

深中通道工程对珠江口水动力环境影响

深圳至中山跨江通道工程(简称深中通道)连接深圳和中山两市,跨越珠江口内伶仃洋"三滩两槽",大型人工岛及大量桥墩的存在必然对珠江口水域的水流动力环境造成一定的影响。通过伶仃洋潮流物理模型试验,研究深中通道各工程方案对珠江口水动力环境的影响。研究结果表明:A2方案(伶仃航道隧道+矾石航道桥梁)对潮位影响最大、其他次之;人工岛及桥墩附近水域流态变化较明显,以人工岛最大,通风井、锚碇、主塔、索塔等建筑物次之,非通航桥墩附近流态变化不明显,桥轴线5 km以远水域已基本不受工程影响。总体而言,各工程方案对伶仃洋滩槽格局影响都不大,结合其他专题研究,一致推荐A3方案(伶仃航道桥梁+矾石航道隧道)作为深中通道合理可行方案。     

珠江西四口门盐水入侵数值模拟及分析

为了经济有效地获取大量数据并理解和分析盐水入侵的运动机制，本文采用FVCOM非结构化三维数值模型，对2003年至2006年间的3个半月周期的盐水入侵现象进行了模拟计算。采用多个测站的水位和盐度的实测与模拟值的均方根、绝对平均误差和累积百分率对模型进行了检验。结果表明，其水位预测误差基本能控制在5%范围内，而盐度预测误差基本能控制在10%范围内；对磨刀门口门附近的涨、落潮流速与实测数据进行了对比，吻合较好。说明FVCOM模式对珠江西四口门的盐水入侵预测是合理可行的。盐度空间分布而言，咸界的变化周期和潮汐运动规律相似，具有日周期和半月周期波动规律。垂向环流对小潮后盐度迅速上涨起到不可忽视的作用，且在垂向环流时盐水分层明显，盐度垂向梯度大；在小潮低潮位时磨刀门水道存在明显的盐水分层现象，而复杂的地形加剧盐水混合；盐通量变化规律与盐水的上溯规律一致，盐通量与潮通量呈正相关，相关性较好；盐通量与潮能通量呈负相关，且相关性较弱。     

珠江西四口门盐水入侵数值模拟及分析

采用非结构化三维近海及海洋有限体积模式(Finite Volume Coast and Ocean Model,FVCOM),对2003—2006年间的3个半月周期的珠江西四口门的盐水入侵现象进行了模拟计算。采用多个测站的水位和盐度的实测与模拟值的均方根、绝对平均误差和累积百分率对模型进行了检验。结果表明,其水位预测误差基本能控制在5%范围内,而盐度预测误差基本能控制在10%范围内;对磨刀门口门附近的涨、落潮流速与实测数据进行了对比,吻合较好。研究盐度空间分布发现,咸界的变化周期和潮汐运动规律相似,具有日周期和半月周期波动规律。垂向环流对小潮后盐度迅速上涨起到不可忽视的作用,且在垂向环流时盐水分层明显,盐度垂向梯度大;在小潮低潮位时磨刀门水道存在明显的盐水分层现象,而复杂的地形加剧盐水混合;盐通量变化规律与盐水的上溯规律一致,盐通量与潮通量呈正相关,相关性较好;盐通量与潮能通量呈负相关,且相关性较弱。     

港珠澳大桥对珠江口水域水动力影响的数值模拟

港珠澳大桥连接香港、珠海和澳门三地,横跨珠江口水域,大桥沿线大量的桥墩和海中人工岛必将对珠江口水域的水动力环境产生影响.采用平面二维潮流数学模型模拟了建桥前后珠江口水域的水动力变化和影响程度,采用非结构网格模拟桥墩和人工岛的形状,有限体积法求解水沙控制方程.模拟结果表明,大桥工程引起的水动力变化区域主要集中在东、西人工岛上下游各5 km及非通航区桥位上下游各1 km范围以内水域,对珠江口水域的水动力分布格局基本不产生影响.     

保障望虞河引调水期水质的引水顶托条件研究

在现场调研和资料搜集的基础上,利用MIKE11模型建立望虞河西岸一维河网水环境数学模型,开展了望虞河西岸区域污染物总量控制计算和引水顶托条件分析,研究如何在望虞河西岸总量控制不达标的现状下通过引水顶托条件的研究来保证引调水期间望虞河入太湖水质达标。结果表明:1近期望虞河西岸污染物限排总量控制目标仍然无法实现;2当水位差值低于控制水位差时,望虞河引水;当水位差高于控制水位差时,西岸排水;3方案1情况下望虞河从长江连续引水19 d后需要对西岸进行一次排水;方案2情况下望虞河从长江连续引水24 d后需要对西岸进行一次排水;方案3情况下望虞河从长江连续引水10 d后需要对西岸进行一次排水;方案4情况下望虞河从长江连续引水15 d后需要对西岸进行一次排水。     

人类活动对典型三角洲演变的影响--Ⅰ长江和珠江三角洲

中国大多数河流三角洲发育,许多城市在靠近河口处发展起来并成为商业中心。日趋增大的人类活动的影响导致了新的问题,需要新的流域管理策略加以应对。长江、珠江、黄河和海河三角洲为我国河口三角洲的典型代表。本文以长江和珠江三角洲为例,讨论了三角洲的演变及相应的管理策略。长江携带大量的水、沙入东海,在河口处不断形成三角洲岛屿和浅滩,导致河道分汊。长江口实施的航道疏浚和填海造陆工程促进经济发展的同时,在一定程度上束窄和稳定了河口。珠江三角洲是由西江、北江、东江以及潭江、绥江、流溪河、增江等在珠江河口湾内堆积形成的复合三角洲。三角洲内河网密布,出海口门较多。促淤造陆、疏浚开挖排洪航运水道、人工采砂等改变了三角洲的演变。合理的调配水沙,控制无序采砂,有计划的围垦是珠江三角洲综合治理方略。     

珠江防洪减灾对策探讨

珠江洪水的特征：一是峰高，量大，历时长，二是洪水遭遇情况复杂，三是西江，北江，东江洪水特性差异较大。珠江洪患严重，进入９０年代以来，流域内频发大洪水，特大洪水，造成了极大的损失。近２０ａ来，由于堤防洪，修建桥梁，码头，管线，河道淤积，河口无序围垦，以及在河道内过量采砂，使河道发生了很大变化，同时引起水情变化。     

海平面上升对长江江阴以下河段风暴潮增水的影响

随全球气候变暖,海平面呈加速上升态势。长江口地处西北太平洋风暴盆地的西北缘,地势低洼,被评估为风暴潮灾害影响下的脆弱区。为研究海平面上升后长江江阴以下河段风暴潮位的变化,建立了精细化长江口天文潮-风暴潮耦合数学模型。该模型模拟分析了海平面上升后,在9711号“芸妮”和1509号“灿鸿”这两种典型台风作用下,长江口近岸天文潮和风暴增水的响应规律。研究结果表明:预计未来100年,海平面抬升70 cm后,长江口平均潮位上升50～80 cm。长江口江阴以下河段及近岸区域增水极值略微下降。增水极值自上游江阴到下游牛皮礁先增后减,增水极值沿程最大值的具体位置与台风路径、台风强度密切相关。研究可为中长期长江口沿岸城镇防洪排涝提供一定的理论依据。     

基于3次B样条函数的黄河调水调沙排沙量预测

根据2004年6-7月黄河第三次调水调沙试验期间的实测资料,分析了排沙量与时间、排沙量与水流量的预测模型,采用3次B样条函数对数据进行插值预测排沙量。计算结果表明,总排沙量为1.844×108t,调水调沙试验效果显著。