三维激光扫描系统在潮滩地貌研究中的应用

河口海岸潮滩地形观测是研究潮滩冲淤和泥沙运动的基础,传统潮滩测量方法很难同时满足时空尺度与精度的要求。应用地面激光三维扫描系统(TLS),成功获取长江口崇明东滩的地貌植被等数据。研究表明,该系统能大面积高精度获取潮滩植被、潮沟、光滩及沙纹等微地貌数据;支持在同一区域进行长时间重复的高精度观测,支持对不同时空尺度的潮滩整体地貌开展对比分析;在潮滩上测量的平面和垂向均方根误差分别为7.7cm和2.4cm。TLS将为河口海岸潮滩地貌观测及相关工程研究提供一个大面积、高效、高精度的新技术手段。     

盘锦红海滩国家风景廊道海域潮沟规划研究

受自然环境变化和人类活动影响,辽河口湿地面积衰减、翅碱蓬植被退化、红海滩面积萎缩等问题突显。本文根据潮滩潮沟发育现状,分析潮水流动阻碍因素,提出人工规划潮沟方案。通过选定控制方程组和边界条件,采用平面二维自由表面流模型对潮沟规划后的海域进行水动力学验证,对人工潮沟方案进行调整,最终得出较为合理的海域潮沟规划方案。本研究结果为相似条件下海域潮滩潮沟规划提供了技术参考。     

崇明东滩地貌演变对生态治理工程的响应研究

2013-2014年长江河口崇明东滩实施生态治理工程,围垦面积达14.4km~2。基于地面三维激光扫描技术(TLS),对治理工程前后崇明东滩地貌进行跟踪观测。研究发现崇明东滩北、中、南三部分对治理工程响应具有显著差异,可以看到自北至南的逐步响应过程。崇明东滩北部潮沟体系均发生改变,光滩淤积强度为+19.5cm/a,+2m线向海推进速率为356m/a,该区域原有地形、地貌均被改变,并逐步向新的动态平衡调整;中部区域部分潮沟体系发生改变,光滩淤积强度达+59cm/a,+2m线向海推进速率为251m/a,该区域部分地形、地貌发生改变,正在逐步调整过程中;南部潮沟体系格局基本稳定,但仍在缓慢发展中,光滩冲刷强度为-3.6cm/a,+2m线向海推进速率为3.9m/a,该区域目前还未受到治理工程的显著影响,地貌演变仍处于动态平衡中。     

江苏沿海闸下港道的发育和减淤措施

本文分析了江苏省淤进型淤泥质潮滩和闸下港道的测量等资料,对闸下港道发育的动力机制和特征作了研究,同时,还总结了港道减淤措施及其治理经验.     

异质潮滩波浪衰减特性研究——以长江口崇明东滩为例

为研究不同底质潮滩对波浪衰减的影响,在长江口崇明东滩南北两侧光滩,对潮滩波浪和底质特点展开了现场观测.结果表明:潮滩沉积物组成对波浪衰减有显著影响,淤泥质潮滩对波浪的衰减作用要大于粉砂质潮滩.水平方向上,淤泥质潮滩波能密度、平均波高和有效波高的衰减率分别为0.27 ％/m、0.12％/m、0.12％/m,粉砂质潮滩相应衰减率分别为0.18％/m、0.09％/m、0.08 ％/m,前者衰减率是后者的1.4倍;垂直方向上,淤泥质潮滩波能密度、平均波高和有效波高的衰减率分别为1.95％/cm、0.84％/cm、0.83 ％/cm,粉砂质潮滩相应衰减率分别为0.65％/cm、0.30％/cm、0.30％/cm,前者衰减率为后者的2.9倍.波浪高频部分的衰减率大于低频部分,相对波高值(平均波高/水深)越大,波浪衰减越强.     

江苏东台潮滩下部潮流特征及地形演变研究

为了研究潮滩下部的潮流特征及地形演变过程,本文以江苏东台潮滩下部区域为研究对象,进行了水样采集和连续的定点水文观测,并在白天干滩时沿设定的断面进行了重复的水准测量和表层沉积物采样。研究结果表明,研究区域内涨潮流速明显大于落潮流速,且潮流具有明显的往复流特征,往复流的方向与海岸近似垂直;水体悬沙中砂的含量极低,砂为表层沉积物的主要组分;观测期间滩面处于侵蚀状态,推移质输沙为垂直海岸线向岸净输运。根据研究区域潮流特征和沉积物特征建立了地貌动力学模型,并应用该模型模拟了观测期间潮滩下部的地形演变,并将实测结果和模拟结果进行对比,表明该地貌动力学模型能够模拟潮滩下部的地形演变。     

潮汐通道系统动力地貌演变的数值模拟研究进展

潮汐通道系统在我国及世界都有广泛分布,其动力地貌演变过程具有较强的特殊性和复杂性.本文从潮汐通道系统动力地貌演变数学模型的底床状态、水动力、泥沙输运和地形更新等模块方面,系统总结了国内外近几十年来主要研究进展,特别是对潮平均法、地貌快速判定法、联机法和并行联机法等几种不同的地形更新方法及其动力地貌模拟效果进行了重点分析与探讨,指出波流共同作用下的泥沙运动与不同时空尺度的动力沉积过程的耦合是未来研究的重点和方向.     

永定新河淤积现状及冲淤演变分析

依据永定新河河道多年的冲淤形态和潮汐水流、泥沙的特征,对永定新河的冲淤规律进行了分析,提出了海河流域淤泥质河口在以潮流为主要动力条件下,感潮河道的冲淤规律,揭示了淤泥质河口在潮流动力作用下的演变过程,对类似河道及河口治理具有借鉴作用。     

洞庭湖演变机理及地貌临界特征分析

为了认识和分析洞庭湖演变机理,对湖泊演变趋势进行合理预判,结合水文观测资料及动力地貌理论,将水沙运动和人为作用分别作为湖泊演变的内因和外因进行分析,并对洞庭湖的地貌发育及其阶段进行了探讨。论述了洞庭湖现代演变的地貌发育阶段及其临界阈值特点。结论表明,挟沙水流的输沙不平衡是影响洞庭湖演变的重要因子;洞庭湖地貌发育分为湖泊期、河湖两相期和洪道型湖泊期;泥沙输出比40%是西洞庭湖由幼年期向壮年期突变的临界阈值。     

强潮河口水沙动力过程研究进展

强潮河口在我国及世界都有广泛分布,其以强动力、高混浊和滩槽冲淤复杂多变的特性明显有别于一般潮汐河口.近几十年来,国内外许多学者在强潮河口混合过程、细颗粒泥沙运动、滩槽沉积地貌过程、河口综合治理等方面取得了一定进展.在系统总结近年主要相关研究成果的基础上,着重讨论了强潮河口的混合类型与特征、最大浑浊带的形成发育与主因、潮滩地貌的动力影响因素与演变过程、河口综合治理的特点与人类活动引起的水沙变异等问题,并指出多学科交叉、数学物理模拟与预报、水沙动力机理与过程的量化等方面是未来研究重点与方向.     

黄浦江河口建闸研究40年回顾与展望

在简要阐述黄浦江历史演变、水文特性和历年风暴潮灾害的基础上,回顾了黄浦江河口建闸研究历程及相关成果,并提出了下一步主要研究方向。前期研究结果表明：黄浦江河口建闸是黄浦江防洪能力提升总体方案的重要组成部分,是解决上海永久防洪(潮)问题的必然选择;挡潮闸的基本功能是挡风暴潮、适应通航,合理调度挡潮闸对洪、潮共同作用引起的流域超标准高水位具有较大控制作用;挡潮闸设防标准建议为100年使用期末可防御千年一遇潮位,且闸孔单孔总净宽超过300 m,对行洪、航运、河势影响较小且能控制闸室淤积。下一步研究重点为弯道建闸对河势、航运的影响,关闸时机和频次对挡潮效果、航运的影响,挡潮闸闸型对功能、关闸时长、河道淤积的适应性以及突破跨度对受力的影响等。鉴于河口建闸并不能完全解决中上游堤防的防洪能力提标,建议同步实施中上游堤防加高加固,并在两项工作完成前做好防汛应急预案。     

沿海滩涂开发研究综述

回顾总结国内外沿海滩涂开发研究在利用模式、开发技术、对生态环境影响及管理方法等方面所取得的主要成果。指出当前学者主要研究的重点在于滩涂综合利用、关注水陆相互作用、重视与环境的影响以及加强综合管理方面。提出滩涂环境问题、水沙条件分析以及围垦技术及其行业标准的制定将是未来滩涂开发研究的重点。     

感潮河口平原防洪排涝的探索——以浙江省某河口为例

我国海岸线绵长,河口港湾众多,东南沿海地区在台风季节经常不同程度地受到台风影响。台风期的强降雨和风暴潮给很多地区带来洪涝灾害,造成较大的经济损失。以浙江省某感潮河口地区为例,充分利用河口地区特殊地理条件,提出将河口挡潮闸外移以增加调蓄容积,保障区域防洪排涝安全,并以此作为一种提高沿海感潮河口防洪排涝能力的思路。     

上海沿海潮汐变化趋势及其影响研究

通过分析上海沿海主要水文测站芦潮港、堡镇和高桥3站的历年潮位、潮差、潮时等水文要素变化趋势,研究得出上海沿海潮汐主要受海平面上升、上游洪水等因素影响。平均潮位变化趋势基本与海平面上升趋势一致,潮差情况呈现杭州湾变大,长江口北港变小的趋势。杭州湾涨潮潮时也出现增大。并对可能出现的影响进行分析。     

基于定量分析的江苏中部海岸线动态监测

江苏沿海中部外侧分布着规模宏大的辐射沙脊群,近岸属于典型淤长型淤泥质海岸,定量监测海岸线的动态变化对海岸带潮滩资源的开发和保护具有重要意义。以1979~2012年间6个时期的Landsat和HJ1A/B遥感影像为数据源,利用遥感和GIS技术对射阳河口至北坎尖之间的海岸线变迁和潮滩围垦动态进行定量分析。结果显示:1979年以来研究岸段总体向海推进显著,海岸线向海推进过程中,岸线长度和曲折度总体呈减小趋势;岸线推进速率均呈先增大后减缓的趋势。研究结果可为江苏沿海滩涂资源的开发和保护提供参考,亦可供江湖水库岸线利用与保护管理借鉴。     

江苏沿海滩涂围垦对闸下港道淤积的影响

江苏沿海地区入海河流众多,承担着沿海及腹地片区防洪排涝的重要任务.目前,闸下河道普遍发生淤积,且随着沿海滩涂围垦进程的加快,闸下港道淤积程度还在加剧.以王港为例,基于RS技术,提出了以纳潮汇水区历史外边线、河口现状主体汇水区边线,以及口外主槽演变外边线,作为确定河口滩面控制区域的参考.从海岸地貌学、河口海岸水动力学,以及泥沙运动学等角度,提出了沿海滩涂围垦的最大允许范围.     

国内外大跨度挡潮闸应用评述

近年来全球气侯变暖及极端气候频发,海平面上升及沿海地区风暴潮等海岸洪水灾害加剧,作为沿海城市安全屏障的挡潮闸,增强防洪能力、适应功能要求、创新结构形式等成为科技工作者关注的热点。从海岸洪水对沿海城市安全的影响性方面阐明了挡潮闸建设的必要性;结合国内外沿海地区已建大跨度新型挡潮闸的工程应用实例,对各类大型挡潮闸的创新性结构特征、优缺点、适用性及发展状况等方面进行分析总结;最后从沿海城市生态建设、新型挡潮闸设计规范制定、控制运行管理系统等方面进行了展望,以期为我国未来沿海河口地区挡潮闸的建设提供参考。     

波浪与潮流共同作用下二维泥沙数学模型

针对河口海岸地区波浪与潮流运动的特点,将波浪过程概化为潮周期中具有平均意义的波浪流要素,叠加到潮流运动方程中,以模拟长时段的水流运动及泥沙场的变化,建立了波浪与潮流联合作用下二维泥沙数学模型,包括贴体正交曲线坐标系下水流运动方程、非均匀悬沙、底沙输移方程、初始条件、边界条件、动边界技术及数值计算格式,引进前期含沙量的概念,得到了潮流挟沙能力公式,波浪作用下的挟沙能力采用窦国仁公式,浮泥挟沙能力采用罗肇森公式。计算的瓯江口、温州湾潮位过程与原型吻合良好,8个断面的46条垂线同步流速、流向过程计算值与实测值吻合较好。在此基础上,探讨了多连通域复杂边界条件下瓯江口拦门沙航槽开挖后潮流与风浪作用下悬沙、底沙与浮泥引起航槽回淤的模拟问题。     

新型H型叶片潮流能水轮机不同翼型水动力性能分析

为了探究垂直轴潮流能水轮机转轮叶片翼型对其水动力性能的影响,在保持水轮机密实度相同的条件下,采用Fluent软件对4种不同翼型的H型直叶片潮流能水轮机进行了三维流场非定长数值模拟。通过4种H型叶片翼型对转轮动力扭矩特性和水能利用系数的影响,分析了潮流能水轮机水动力性能。结果表明,NACA0015翼型的水轮机单叶片动力扭矩最大值明显高于其他3种翼型;而整体转轮扭矩最大值取决于其不同的来流速度等运行工况。从整体上看,不对称翼型NACA4415的水轮机水能利用效率优于其他3种翼型。本研究为新型潮流水轮机的设计和翼型的选择应用提供了依据。     

降水变化条件下沿海地区暴雨潮位遭遇联合风险EI北大核心CSCD

为辨识沿海地区极端降水变化特性,并定量揭示其对暴雨潮位遭遇风险的影响,以华南沿海地区的深圳市为例,采用Pettitt方法检测1965—2016年极值降水的变异情况,根据变异年份划分研究时段,基于Copula函数构建了深圳市暴雨潮位的联合分布模型,对比分析了不同时期暴雨潮位遭遇的联合风险的变化情况。结果表明:1985年为深圳年最大1 d降水量的突变点;受极端降水特性变化的影响,对同一重现期的暴雨潮位组合而言,1985年之后暴雨潮位遭遇风险较1985年之前显著增大;Copula函数求解简便、适应性强,能够定量求解沿海城市暴雨潮位遭遇的联合风险。