珠江磨刀门河口悬沙浓度变化特征分析

根据2011年枯季和2012年洪季在大、中、小潮期间的多点同步现场观测资料,分析研究了磨刀门河口悬沙浓度变化特征。结果表明:磨刀门口悬沙浓度纵向分布呈近岸高,远岸低的趋势;横向分布具有季节性差异,洪季主槽大于滩地,枯季滩地大于主槽;垂向分布洪季主要以斜线型分布为主,枯季主要以抛物线型分布为主。潮周期平均含沙量大潮普遍大于中、小潮;洪、枯季磨刀门口外落潮含沙量普遍大于涨潮含沙量。洪季含沙量混合较为均匀,落潮时含沙量增大,涨潮时含沙量减小,枯季含沙量分层明显,。受波浪潮汐作用,一个周期内有多次明显的再悬浮过程,涨潮时增大,落潮时减小。     

澳门东侧水域夏季潮流动力时空变化特征

珠江河口澳门东侧水域是伶仃洋西滩和澳门水道洪季重要水沙通道,基于洪季实测资料分析显示,澳门东侧水域为不规则半日潮流,洪季澳门东侧水域整体涨潮平均流速21～23 cm/s,落潮平均流速18～29 cm/s,涨潮流态为N—NNW向、落潮流态为S向,流态基本稳定,靠外海侧潮流动力更强。潮周期内水域平均流速主要取决于潮型大小,洪水径流主要对余流和历时有较明显影响,洪水期水域北侧形成滞流区,南侧水沙朝伶仃洋口外净输移。40%水深范围内的水流垂向动力结构受海面风影响显著,且近海面10%水深范围余流流向与海面风向具有较好的跟随性;西南风作用下,最大水平流速梯度出现在潮周期内的第二次涨憩至落憩阶段,与潮周期内的最大含沙量出现时间相对应,由于水域北侧水深浅,床面剪切梯度力整体大于水域南侧,导致水域北侧含沙量显著大于东南侧。综合分析来看,天文潮、洪水径流和海面风是澳门东侧水域的主控动力因子,水域北侧浅水摩擦阻力较南侧显著增强,造成垂向涨落潮历时和相位的差异,形成该水域较为特别的“表层汇、中底层散”的垂向动力结构特征,洪水期大量淡水径流下泄进一步加剧了该趋势,导致表层冲淡水朝东侧漂移、底层高盐水向近岸入侵。     

甬江洪枯季水沙特性分析

基于2010年7月(洪季)及2011年1月(枯季)甬江水文、泥沙观测资料,从潮位特征、涨落潮历时、流速、潮量、含沙量分布和输沙能力等方面分析甬江洪枯季水沙特性.分析表明:(1)甬江洪季最高潮位、最低潮位、平均潮位和最大潮差略大于枯季.(2)洪季大潮的平均涨潮历时比枯季长,平均落潮历时比枯季短,小潮时则相反.(3)甬江洪枯季断面垂线平均流速表现为大潮大于小潮,落潮大于涨潮,流速沿程增加,进潮量与涨潮差线性相关;(4)断面垂线平均含沙量呈现枯季大于洪季、大潮大于小潮的特征,且含沙量的垂线分布为Ⅱ型;引入背景含沙量,建立了洪、枯季的水流输沙能力公式.     

现行黄河口区的水沙动力与汊道演变

近年来黄河入海水沙量持续减少,河口水沙动力和地貌演变出现了新的情势。基于黄河口区实测水文泥沙和利津站水沙数据等,阐述目前黄河口的水沙动力与汊道演变。研究发现,现行黄河口区潮汐存在“潮位一升一降,潮流二次往复,流速四峰四谷”的特征,形成了涨潮北流、涨潮南流、落潮北流和落潮南流4种流动形式,以及近岸与远岸对峙的余流场;河口径流量减少,潮流界和潮区界有所上溯;口门东、北两汊涨落时刻不同步,形成了短时汊道环流。剪切应力计算结果显示,口外悬沙含沙量主要取决于床面的泥沙动态,悬沙含沙量主要受泥沙的沉降和再悬浮控制。口门进出潮水量计算结果显示,口门进潮量北汊大于东汊,而入海水量北汊小于东汊,表明目前北汊趋于衰退,而东汊将逐渐成为径流入海的主汊。     

基于高频地波雷达观测的连云港近岸海表流时空特征分析

利用连云港近岸高频地波雷达系统在2019年1—12月的观测资料进行海表流的时空特征分析。结果表明:潮流运动类型为规则半日潮流;潮流运动形式表现为靠近海岸一侧基本呈现往复流,流向呈现西南—东北向,涨潮落潮流向比较集中;近岸向外海往复流减弱,潮流逐渐转变为旋转流,M_2分潮的潮流椭圆的长轴平均值为44.34 cm/s, S_2分潮为11.71 cm/s, MKS_2分潮为12.85 cm/s。海表流实测最大流速大小在100～199 cm/s之间,且主要在秋冬季节,空间差异不显著。四季平均的海表流流场时空变化特征差异显著,流速矢量场有逆时针旋转的趋势。海域最大流速可能的范围是44～158 cm/s,其平均值为89 cm/s,流速大小由东南向西北逐渐减弱。     

长江口粗粉砂和极细砂输移特性研究 ——幕式再悬浮和底形运动

在长江口区主航槽中利用悬浮物浓度测定系统(ACP-1)第一次获得了近底紊流“猝发”(burst)和床面泥沙喷发(ejection)的连续时间序列可视图像和数据，同时利用高分辨率流速仪以及旁侧声纳、热敏式双频测深仪等手段获得了大量底形沙波的实测图像和数据。这些图像和数据结果表明长江口南支-南港之间粗粉砂至极细砂在涨落潮流的作用下，呈现静止——细颗粒泥沙起、悬扬——粗颗粒喷发运移的同时进行大尺度底形运动—细颗粒起扬、悬扬—静止的输移循环模式，即当U＜50cm/s，泥沙在底床上基本不运动；50cm/s＜U＜65cm/s，小尺度紊流猝发发生，泥沙开始小尺度起扬，并有幕式猝发现象；65cm/s＜U＜100cm/s时，小尺度紊流猝发强度和持续宽度急剧增大，床面细颗粒泥沙开始喷发导致床面开始冲淤，形成中小尺度沙波；100cm/s＜U＜110cm/s时，大尺度紊流形成，床面粗颗粒泥沙开始喷发；到了U＞110cm/s时，宏观紊流规模更大，床面粗颗粒泥沙的喷发强度和持续宽度急剧增大，导致床面形成大尺度沙波运动。由于U＞110cm/s的落潮流速远远大于涨潮流速，且落潮最大流速达137cm/s，落急(流速＞100cm/s)历时(3小时16分)长，因而发育了大量陡坡朝向下游的大尺度底形沙波，尤其是波长＞10m的大尺度沙波都是朝向落潮流方向；而涨潮最大流速仅113cm/s，涨急(流速＞100cm/s)历时仅约40分钟，因而没有发育朝向上游方向的沙波。     

条子泥二分水滩脊地貌动力与演变特征研究

通过对条子泥二分水滩脊的现场水文调查、滩面表层沉积物采样、断面高程测量等实测资料的分析整理,并结合近几十年来的遥感卫星图片资料,研究了条子泥二分水滩脊的地貌特征、沉积特征、水动力特征及其历史演变规律.结果表明:(1)二分水滩脊自西向东方向呈斜坡式下降,坡度约为0.64％,平均高程约为0.5m,脊部宽约1km,将条子泥沙洲分隔为南北两大地貌单元;二分水滩脊表层沉积物以砂质粉砂为主,自堤向海方向沉积物逐渐变粗.(2)测量期间落潮平均流速大于涨潮平均流速,流速自表层向下逐渐减小,涨、落潮最大流速均出现在表层;涨潮平均含沙量大于落潮平均含沙量,涨、落潮最大含沙量均出现在底层;涨潮单宽平均输沙量为1.30 kg,落潮为1.07 kg,表明沉积物来源丰富.(3)二分水滩脊位置并不固定,1974年以前二分水滩脊在蒋家沙-铁板沙一线近似呈直线条带状分布,此后逐渐北移,至2000年北移约15 kn至条子泥内缘区中部一竹根沙一线;2000年至今逐渐南移4.5 km.     

长江口南槽河道水沙特性及河床沙再悬浮研究

为研究河口地区泥沙在陆海动力共同作用下的再悬浮过程和机制,基于长江口南槽河道连续8 d的水文泥沙同步观测数据,对拦门沙河道潮流速、悬沙浓度、悬沙粒径随时间变化和河床沉积物再悬浮进行了分析研究。结果表明:涨、落潮的水动力和历时存在不对称性;水体悬沙浓度随小潮到大潮的变化而逐渐增加;水体悬沙粒径也随小潮至大潮的变化而不断粗化,但细砂含量略有增加,致使细砂类出现再悬浮现象;一个潮周期内,出现3次悬沙浓度峰值;水体悬沙浓度以及悬沙粒径的变化与流速及底床切应力都有着显著相关性。     

离子型表面活性剂对细颗粒泥沙起动的影响

表面活性剂是天然水体中常见污染物。泥沙吸附表面活性剂后,泥沙表面性质发生变化,从而影响泥沙起动规律。以长江武汉段细颗粒泥沙为研究对象,通过循环水槽装置模拟泥沙起动过程的试验,从定性和定量两方面研究了离子型表面活性剂对泥沙起动的影响机理。结果表明:①泥沙的起动过程可细分为7个阶段,当流速为15.0~20.0 cm/s时,水明显浑浊,泥沙起动;②由于表面活性剂的存在,泥沙悬浮相对减少,平衡含沙量明显降低,只达到初始含沙量的50%左右;③随着阴离子表面活性剂浓度升高,泥沙临界起动流速从19.37 cm/s增加到23.05 cm/s,而完全起动流速略微减小,从37.06 cm/s降至36.15 cm/s;④随着阳离子表面活性剂浓度升高,泥沙临界起动流速从19.37 cm/s增加到23.32 cm/s,完全起动流速从37.06 cm/s降至32.12 cm/s。电子显微镜观测结果表明,表面活性剂促进了泥沙絮凝,从而显著影响了泥沙的起动规律,且阳离子表面活性剂对泥沙的影响较阴离子表面活性剂大。研究结果不仅具有现实意义,而且为进一步完善泥沙运动体系提供了理论依据。     

黄河2009年调水调沙期间河口水动力及悬沙输移变化特征

根据2009年7月黄河第九次调水调沙期间和结束后在黄河口两个站位观测的水文泥沙资料,对调水调沙期间和结束后河口的水动力和悬沙分布特征进行了对比分析,并对潮周期内悬沙输移过程进行了探讨.结果表明:调水调沙期间相比于结束后,落潮动力加强,涨潮动力有所减弱,尤其在水体表层表现明显,河口切变锋类型不同,其出现时间长度亦不同;调水调沙期间含沙量较大,垂向分布较复杂,而结束后含沙量低,垂向梯度变化较小;此外,调水调沙期间河口悬沙在输移过程中以沉降作用为主,并在涨急和落急时刻伴随着底沙的再悬浮,而结束后悬沙浓度降低幅度较大,泥沙再悬浮作用较强.     

某核电厂附近岸滩演化过程及沉积物运移趋势的探讨

基于典型潮滩剖面高程重复测量及沉积物取样数据,分析了某丁字湾沿岸潮滩短期演化特征和沉积物运移趋势。结果表明,在1个月的时间内,该区潮滩整体处于稳定状态,局部略有弱冲淤现象。GSTA模型分析结果表明,该区潮滩沉积物以缓慢向海搬运为主,局部泥砂有往复运动和淤积现象,长期潮滩表现为弱侵蚀状态。     

交汇河道水沙运动与河床响应研究进展

汇流是平原河网常见的河道形态,河网交汇处伴随着水流、含沙量、地形、水温、生态和环境等的突变,是控制水、沙、污染物输移的重要节点,因此了解汇流处水、沙等物质输移和特殊床面形态对日益恶化的河网水环境的综合治理有非常重要的理论和实际意义。笔者主要从交汇河道的特殊水流结构、泥沙运动规律以及河床对水沙运动的响应分别进行概述和总结,提出了目前交汇河道研究中存在的一些问题,并对交汇河道水沙运动与河床响应研究的研究方向提出了展望。     

长江河口南槽近期滩槽水沙输移特性分析

为了深刻认识近期长江河口演变趋势,依据2005,2006年和2010年长江口南槽滩槽洪枯季实测水文泥沙数据,分析了主槽与浅滩的水动力条件及悬沙浓度的时空分布特征。利用机制分解法,研究了河口滩槽间泥沙输移及交换机制。研究结果表明,长江口南槽主要以往复流为主,落潮流速大于涨潮流速。随着水深变浅,水流流速过程线存在差异,使不同区域的水流挟沙能力和输沙过程不同。输沙以平流项输沙通量为主,但潮泵作用在南槽地区泥沙输移中也占有重要地位,形成"主槽出沙、浅水进沙"的输沙模式,促使南汇边滩前缘缓慢淤涨。     

冲泻区形态动力学耦合模型研究Ⅰ:分段输沙率公式建立

海岸泥沙运动的床面推移质输沙率公式多采用修正的单向流泥沙输运的计算公式,难以描述近岸带往复急变非恒定流作用下冲泻区床面泥沙运动规律及其力学机理。本文在总结分析3家冲泻区泥沙运动希尔兹参数修正公式的基础上,对比分析垂向流速、岸坡、渗流等因素对岸滩形态改变的影响,提出符合冲泻区水沙动力特征的瞬时希尔兹参数修正公式,确定了公式所含参数的计算方法,建立了表征冲泻区泥沙运动的推移质分段输沙率公式,并基于理论分析设计水槽实验对公式参数进行计算,拟合得到的分段参数L表征量位于低冲泻区和中冲泻区的衔接处。结果显示,分段进行冲泻区推移质输沙率的计算是可行的,为后续岸滩形态动力学模型的建立奠定了基础。     

利用海洋动力减缓黄河口淤积延伸速率的研究

利用黄河口平面二维波流输沙数学模型、实测资料等,计算、分析了渤海流速、波流挟沙能力、黄河三角洲滨海区冲淤和粒径的变化。结果表明:①黄河三角洲浅水区的波流挟沙能力大于深水区的;②波流海洋动力能把浅水区较细的泥沙输送到渤海深海,而不能把此区较粗的泥沙输送到深海,深水区泥沙无论粗细,很难再被海洋动力带向渤海深海;③黄河单一流路入海方式易造成更多细泥沙淤积在深水区,不利于减缓黄河口淤泥延伸速率;④减缓黄河口淤积延伸速率的新思路是利用多流路把黄河泥沙相对均匀地输送到滨海区的浅水区,以充分利用海洋动力把较细的泥沙输送到渤海深海,同时结合三角洲社会、经济、生态等需求合理处理粗沙。     

长江口深水航道治理一期工程前后泥沙运动特性初步分析

利用长江口徐六泾、横沙和佘山三站三年逐日表层含沙量、盐度和气象观测资料，以及北槽河段沿线含沙量洪、枯季准同步观测资料，对长江口深水航道治理一期工程实施前后北槽河段含沙量沿程分布规律和垂向变化特征，以及滩槽泥沙交换的机理进行了分析。结果表明：北槽河段高含沙区分布位置在一期工程后适量下移；风浪对浅滩泥沙的掀动作用和滩槽问泥沙交换是造成工程区河段含沙量增加的主要动力因素；滩槽泥沙交换及输移途径取决于滩槽间流场变化，南北导堤在二期工程继续下延后，将进一步削弱滩槽泥沙交换量，有利于对深水航道的维护。     

渠道不同粒径组泥沙的输移特性

本以灌区实测水沙资料为基础．通过分析悬沙垂线分布，提出泥沙输送的条件，进一步分析不同粒径组泥沙的输移特性及对渠道泥沙淤积的影响。指出粗沙是造成泥沙淤积的关键．阐述不同粒径组泥沙都具有多来多排的特性．但其变化规律有所差异。通过比较多十挟沙能力公式．最后给出适应簸箕李灌区挟沙能力的具体表达式。     

辐射沙脊群泥沙来源及输运研究综述

对辐射沙脊群海域形成时间、物质基底以及现代辐射沙脊群物质来源的研究进展进行综述,并结合"十二五"国家科技支撑项目近期关于辐射沙脊群海域泥沙来源以及泥沙输运过程的一些成果,认为现代长江口与江苏沿岸的泥沙交换和北、东、南3个方向进出辐射沙脊群区的泥沙量级等问题有待进一步研究确定。     

三峡建库前后长江中游河道输沙率变化分析

三峡建库后,水库下游河道含沙水流长期处于严重次饱和状态,输沙由相对平衡状态转变为不平衡状态,输沙强度较自然条件下发生显著变化。根据三峡水库蓄水运用前后(1992—2017年)长江中游主要水文站断面、床沙与水文资料,从输沙率变化、床沙粒径变化、平滩流量等角度研究长江中游河道复式断面输沙强度问题,得出以下结论:三峡水库蓄水运用后,进入下游河道的泥沙大幅度较少,长江中游沿程水文站同流量级输沙率明显减少;床沙粒径沿程出现不同程度的粗化,其中荆江河段粗化最为明显,螺山至武汉河段略有粗化;螺山站和汉口站在自然条件下平滩流量附近输沙强度出现峰值,对应的水流挟沙能力为极大值。