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。     

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.     

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。     

洋山海域悬沙输运的空间结构特征分析

位于长江口和杭州湾外的洋山海域因建有中国首个离岸式深水港口而倍受学者们的关注,尤其是海域内的水沙输运特征十分重要。基于一个大潮周期海域内多个站点上的水文泥沙观测资料,利用准调和分析将观测资料分解成多个波动频率上的组成部分,从而对各个水动力因子所驱动的悬沙输运的空间特征进行分析。研究认为,半日潮流输沙和余流输沙是该海域悬沙输运的主要部分,且两部分输沙函数在南北海域和垂向结构上都呈现显著的差异性。海域北部半日潮输沙较强且朝向涨潮流方向,而海域南部输沙规律较复杂。余流输沙大都朝向落潮流方向,且呈现"南强北弱"、"表强底弱"的特点。海域全日潮流输沙和M4分潮输沙均较弱。     

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。     

温州瓯飞浅滩海域悬沙输运特征及其来源探讨

基于2011年温州市瓯飞浅滩海域冬、夏季大、小潮共4次大面同步海流和悬沙观测资料,利用统计和物质长期输运机制分解方法,初步分析研究海域悬沙时空分布和水体、悬沙三维输运特征.结果表明,海域悬沙浓度平面上呈现近岸高、外海低,高浓度区出现于河口,浅滩外沿存在相对低值区的分布格局;垂向分布受复杂水动力(包括波浪、潮流、径流和沿岸流等)影响具有准直线型、抛物线型以及混合型分布等多种分布形态,且底层悬沙浓度与流速变化趋势具有虽同步但存在一定滞后的特性.水体与悬沙长期输运受径流、风生表层流、闽浙沿岸流等多种作用影响,存在明显季节变化和区域特征;其中河口站因径流作用表层输运强度大于其它区域,中底层泥沙由于波流共同作用影响、河口区显著的潮泵效应使得冬、夏季输运特征迥异;浅滩站表层水沙输运主要受风生表层流影响,中、底层的悬沙因潮致余流作用多指向岸线,外海受闽浙沿岸流的影响加强,垂向上输运强度差异减小.浅滩海域泥沙的主要来源为海域来沙(浙江沿岸流输沙和外海沉积水下沙洲的再搬运)和瓯江、飞云江的河流陆域输沙.     

珠江口黄茅海枯季的悬沙变化与泥沙输运

基于2010年3月的观测数据,结合数值模型,分析了珠江口黄茅海悬沙的时空变化,计算了全潮及枯季一个月平均的悬沙通量。结果表明:枯季时黄茅海内的悬沙变化深受河口的流速不对称、内潮不对称的影响,大多数站位都呈现出悬沙含量涨潮高于落潮的现象。受到径流、潮汐、密度环流、局地地形的影响,在河口湾的东槽内出现多个泥沙汇聚的滞流点。通过模拟2010年2-3月枯季时的泥沙输运过程,表明在湾口的岛屿间形成复杂的泥沙输运涡旋。枯季时西口为泥沙向陆输运的通道,而中口与东口则以向海输运为主。东槽内的泥沙输运发生向陆与向海方向的多次转变。     

长江口浑浊带北槽悬沙输运研究

2012年8月和2014年7月在长江口北槽浑浊带进行了大小潮水文泥沙定点连续观测,分析了水沙分布特征,计算了悬沙输运量,并且运用机制分解法,分析各输沙项的作用。结果表明,北槽浑浊带垂向平均含沙量空间分布差异明显,北槽下部最高,中部次之,上部最低。垂向平均含沙量大小潮均值北槽下部为0.72 kg/m~3,中部为0.51 kg/m~3,上部为0.23 kg/m~3;平流输沙在大小潮均起主要作用,大潮平流输沙显著强于小潮。北槽下部小潮期间垂向净环流输沙作用显著,占净输沙的-278.3%;小潮期间,北槽中部和上部平流输沙起主要作用,底层悬沙输运向海。而北槽下部底层悬沙输运受"潮泵效应"影响显著,方向向陆。悬沙输运方式的差异导致小潮期间北槽中下部底层悬沙不能下泄入海。     

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.     

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。     

强潮作用下钱塘江河口潮余流特征研究

钱塘江河口是典型的强潮河口,研究其潮余流特征对于深入了解强潮特性及潮汐资源开发利用具有重要意义。采用钱塘江河口枯季大潮期沿程5个站点连续5 d高频次的流速、潮位、水深等观测数据,分析了强潮作用下潮流、水深及余流的时空变化特征,讨论了余流与水深、潮差的关系。结果表明:在强潮作用下,河口下游段水流向陆净输运,余流主要受斯托克斯余流控制;上游段水流向海净输运,余流主要受欧拉余流控制。大潮期前期阶段,向陆输运的余流促使河口段出现蓄潮现象,水深持续增加,后期阶段余流与潮差具有极强的相关性。     

长江河口河槽水沙特性及其输移机制研究

基于2007年1、7月长江口大潮实测流速及悬沙量资料,运用数据统计和机制分解法分析各河槽水沙输移特性,结果表明:枯季优势流小于洪季,枯季北支、南支北侧、北港中下段、南槽南边滩为涨潮优势,其他河槽为落潮优势,洪季北槽口外为涨潮优势,其他河槽为落潮优势;悬沙输移主要驱动力为欧拉余流、潮泵效应、垂向环流和斯托克斯余流,欧拉余流在平流输沙中占主导地位,潮泵效应在潮流输沙中占主导地位,欧拉余流指向海,垂向环流和斯托克斯余流指向陆,潮泵效应除北港口外、南槽口外随季节变化外其余河槽指向海;不同汊道各输沙项的贡献随径流与潮汐潮流的相对重要性而变化。     

黄河三角洲强侵蚀岸段海域的悬沙输运机理研究

基于2010年10月黄河三角洲强侵蚀岸段海域各站位的现场水文观测资料,分析了各站位流速和悬沙浓度的垂向分布,并采用水深对瞬时物质输移量分解法,估算了各站位的余流、单宽净输水量和悬沙单宽净通量以及潮流输沙各影响项的贡献。结果表明:研究海域潮流为流向与岸线大致平行的往复流,各站位潮周期内垂向流速的空间分布表现为十八井外海域的最大,其次为刁口河外海域,最小的为五号桩外海域。潮周期内单宽输水量的空间分布为十八井和五号桩外海域的较大,刁口河外海域的较小,且输水方向与欧拉余流方向一致。悬沙输移量分解计算表明各站位潮流输沙的主要贡献项为平均流输移项(T1)和斯托克斯漂移项(T2)。研究海域13m水深以浅区域的底沙可在相应区域的常见波浪作用下起动、悬浮,被潮流输运,造成水下三角洲侵蚀,这与根据1976-2005年的实测水深资料分析的结果相吻合。     

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。     

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.     

伶仃洋洪季悬沙分布特征及变化过程分析

根据珠江三角洲伶仃洋河口2003年洪季(7月)潮流、泥沙和盐度现场观测资料,通过对悬沙分布特征及变化过程进行深入分析,结果表明:伶仃洋河口洪季的悬沙浓度在径流、潮流作用下具有明显的潮周期变化,泥沙再悬浮多发生在落急、涨急后1～2小时;在0303站附近形成最大混浊带,在最大混浊带上游段,呈现涨潮优势沙,泥沙净向陆输移,而下游段,呈现落潮优势沙,泥沙净向海输移;泥沙纵向输移机制分析表明,拉格朗日输沙、潮汐捕集输沙和垂向净环流输沙是伶仃洋泥沙运动的主要形式.     

辽东湾北部海域悬浮泥沙时空变化遥感定量研究

将辽东湾北部浅海海域划分为12个区,对各区悬沙浓度进行了定量计算,进而分析了悬沙的时空变化,探讨了影响悬沙高值区出现的因素和辽东湾北部海域悬沙的输移方向.结果表明:风速对于海域整体悬沙浓度和浑水区出现的范围有明显影响;辽东湾北部海域悬浮泥沙浓度高值区的出现与风向和潮流的方向有关,而与风速关系不大;近岸地区,涨潮表层平均悬沙浓度明显比落潮时大,5～10m的深水区,落潮表层平均悬沙浓度明显高于涨潮;涨潮悬沙输移主要表现为SW-NE方向,落潮则相反.     

人类活动驱动下伶仃洋洪季大潮水沙异变

针对大规模人类活动对伶仃洋水动力的干预,基于1978年、2003年、2011年洪季大潮实测资料,对比分析伶仃洋东西两槽及东四口门在不同阶段人类活动作用下的潮流及悬沙特征变化。结果表明:由于受伶仃水道浚深影响,与1978年相比,2003年和2011年伶仃水道及东四口门洪季大潮的涨潮动力增强,落潮动力减弱;受伶仃水道浚深产生的"吸流"作用及东滩围垦影响,矾石水道潮流动力减弱;东四口门及矾石水道洪季大潮的悬沙含量降低,伶仃水道悬沙垂向分层加强,且伶仃水道中南段净输沙由1978年的向海方向于2003年后逆转变为向陆方向,平均流输沙贡献剧减,斯托克斯漂流输沙、潮汐捕集输沙和垂向净环流输沙贡献增加。     

九龙江口-厦门湾悬沙浓度及多岔口潮汐汊道泥沙输运的数值模拟

基于环境流体动力学模型(Environment Fluid Dynamic Code/EFDC)水动力和泥沙模块,该文针对九龙江口-厦门湾水域潮动力强、浅滩面积大的特点建立二维潮流泥沙数学模型并利用实测数据进行校验。模型精简适用,成功反演了该水域的水动力场和悬沙浓度场,并能正确反映浅水区域的水沙运动特征。结果表明:在潮流作用下,厦门湾水体中悬沙浓度由外向内递增,悬沙随着潮流的涨落在湾内外作中-长距离的往复运动。湾内特别是浅滩区,大潮期悬沙浓度大于小潮期且浓度随潮变化明显,小潮期悬沙场则较为稳定。采用抓斗式挖泥船(源强Q=7.5 t/h)在翔安东南侧浅滩疏浚作业对邻近保护区基本无影响,但翔安南部"五岔口"型潮汐汊道存在能远程输运近岸疏浚泥沙的"泥泵式"水动力场,促使形成环绕厦门岛东海域的带状悬沙分布,该文进一步揭示了形成该分布的水动力机制。增大疏浚强度可导致白海豚保护区被污染,悬沙带宽度增大,浓度上升。     

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。