近期长江河口南槽冲淤变化与微地貌特征

2015年2月1-7日采用多波束测深系统对长江口南槽河段进行走航测量,结合人类活动强干扰下的海图水深数据及河槽表层沉积物资料,探讨近期长江河口南槽河段河槽冲淤变化与微地貌特征。结果表明:在三峡工程等流域大型工程和深水航道治理工程等河口工程的共同影响下,近期南槽河段上段持续受到冲刷且冲刷态势向下延伸,在1995-2013年南槽河段(中下段和口外段)共淤积1.96亿m~3,平均每年淤积0.11亿m~3;2002-2013年南槽河段(上段至口外段)共冲刷4.98亿m~3,平均每年冲刷0.45亿m~3;在其冲刷环境的影响下,近期南槽底床上除发育平滑床底外,还广泛发育冲沟和凹坑等侵蚀性微地貌,而上段河槽持续受到冲刷导致底沙推移质运动增强,发育了小区域的沙波微地貌,这是首次在南槽观测到的沙波。     

心滩守护工程对航道冲淤特性影响的数值模拟

为了改善航道条件,往往需通过航道整治工程来稳定心滩.此文建立了基于非结构三角形网格的平面二维水流泥沙数学模型,并与水槽模型实测值进行了率定验证.在此基础上,运用建立的数学模型对不同流量级下的两种不同类型的心滩守护工程进行了模拟研究.研究结果表明,软体排护滩带工程和鱼骨坝工程均可实现对心滩头部的守护和提高两侧航道的水深,但它们所引起的河床和建筑物的局部冲淤特性上存在差异.     

基于GIS和RS长江口南港-南槽冲淤变化的可视化分析

利用Landsat7 ETM 遥感图像反射率和实测水深值之间的相关性,建立了动量BP人工神经网络水深反演模型,对缺失的1995年的水下地形资料进行了插补,并利用插补后的1973-2003年的水下地形资料计算了南港—南槽河段的泥沙冲淤量,分析了南港-南槽河段等深线和横断面的变化,结果表明:①BP人工神经网络水深反演模型能反演出研究区的水深分布情况,特别是对水深浅于-10m区域,模型反演效果较好;②南港-南槽河段在1973-2003年间整体为淤积,泥沙淤积量为1.39亿m3;③河道南岸-2m等深线已基本稳定;由于发生了江亚南沙切滩和南槽上段改道,河道南岸-5m等深线变化较大,加之江亚南沙被切割的部分并入九段沙上沙头,因而河道北岸-2m和-5m等深线均上移约9km。     

径流对曹娥江河口冲淤的影响

曹娥江径流具有浙闽山溪性强潮河口的若干特征，径流年际、年内变幅较大，洪水暴涨暴落，洪枯比极大，年内存在两个汛期，即梅汛期和台风汛期。根据曹娥江径流特征，本文讨论了曹娥江河口河床洪冲枯淤变化特征，径流对潮汐大小的空接影响以及径流对曹娥江口门外主槽出口方向的影响。     

多年调节水库对河口河床冲淤的影响——以新安江水库对钱塘江河口影响为例

多年调节水库兴建后 ,如迳流旁引会导致河口段的淤积。以发电、防洪为主要目标仅进行洪、枯流量调节的水库同样会引起河口段河床冲淤幅度的减少。本文以新安江水库投入运行前、后二十余年钱塘江河口江道地形的变化为例 ,说明建库后冲淤幅度和总容积均减少。再用一维动床数学模型进行了验证和各种计算 ,说明建库对河口冲淤影响的定量程度。     

长江水沙变化对河口水下沙洲发育影响的研究

根据1950～2000年大通站实测水文资料和长江口地形图,对比分析了长江来水和来沙量变化对长江口水下沙洲发育的影响.自20世纪60年代开始,长江上游来沙量呈减少趋势,特别是90年代来沙量相对于60年代减少了34.3%.而近50 a来,长江入海径流量基本不变,90年代还略有增加.长江来沙量减少而径流量基本不变,使得径流冲刷力相对增强,导致河口区水下沙洲冲刷、河槽容积增加.将目前各沙体-5 m线以上面积与沙体发育面积最大时期相比,白茆沙-5 m线以上面积减少了46.6%;"三沙"减少了20.0%;南北港的青草沙和瑞丰沙减少了49.3%;同时期,长江口各河段河槽横断面在0 m等深线以下的面积不断增加.另外,从水下沙洲由淤转冲的时间来分析,长历时的上游来沙量减少将导致河口地区的溯源冲刷,河口下游受影响最早,然后逐渐波及上游.     

长江口深水航道治理一期工程实施对南槽冲淤演变的影响

根据长江口深水航道治理一期工程开工以来南槽的多次地形资料和分流比资料,详细分析了一期工程实施以来南槽河床的冲淤变化。结果表明:随着一期工程的实施,南槽上段的水流动力不断增强,河床刷深,深槽展宽。南槽中、下段受南槽上段冲刷、底沙下泄的影响,曾出现阶段性的淤积,但随后河床水深便得以恢复。1998-2003年南槽上段共冲刷近0.85亿m3泥沙。一期工程完成后,南槽上段和中、下段季节性冲淤规律不同,上段洪冲枯淤,中、下段洪淤枯冲,季节性冲淤幅度通常都在0.7m以内。南槽南、北两侧的南汇东滩和江亚南沙在淤涨的同时,也分别呈现出洪冲枯淤和洪淤枯冲的季节性变化规律。     

长江口九段沙近期演变及其对北槽航道回淤的影响

利用现场水文、泥沙以及水下地形观测资料,分析了近期九段沙的冲淤演变过程、机理及其对北槽航道回淤的影响。结果表明,近10年来九段沙总体呈现“长高不长大”的变化特点,即0m以上高滩淤涨明显,而2m和5m中低滩面变化不大。九段沙的淤高使得南导堤的挡沙功能减弱,一定的风浪条件下九段沙滩面相对较高浓度的含沙水体涨潮越堤进入北槽中段,增加了近期北槽航道回淤的泥沙来源。     

台风风浪对长江口航道影响的模拟分析

针对台风风浪对长江口航道淤积的影响,运用Delft-SWAN建立了长江口波浪场数值模型,并以9912号台风对模型进行了验证。根据统计资料,选取两个代表性风速,分别计算长江口在夏季普通风作用下和台风风暴作用下波浪要素,根据计算结果,分析波高在两种级别风速影响下分布的差异,以及对航道通航的影响。特别计算了台风作用下波浪水质点近底运动速度与长江口口门床面泥沙起动速度之差,从而对台风产生淤积的机理进行了分析。计算结果表明：台风不仅引起长江口航道波高剧增,而且巨大的波能冲刷滩地掀起大量的泥沙进入航道淤塞水道,直接影响了通航。     

潮汐河口建闸后闸上江道冲淤变化分析——以曹娥江大闸为例

曹娥江河口大闸建成后,闸上江道的冲淤特性由建闸前的"洪冲枯淤"转变为建闸后的"单向冲刷"。采用大闸蓄水前地形和大闸下闸运行后的3次地形,对比分析了建闸前后闸上江道冲淤变化情况。结果表明,新三江闸以上河段呈现明显冲刷,最大冲深超过了10 m;新三江闸以下河段呈现缓慢冲刷,局部有冲有淤。     

长江口水流盐度数值模拟

利用长江口平面二维水流盐度数学模型，模拟计算了4种水文组合条件下径流和潮流对盐水入侵的影响．探讨了长江口拦门沙地区盐度随水流的扩散输移规律．利用长江口北槽三维水流盐度数学模型分析了盐度梯度引起的斜压项对水流的影响，以及航道增深对盐水入侵的影响．     

长江河口控制站泥沙絮凝特性研究

基于2008-2014年逐月现场激光粒度仪(LISST)在长江口徐六泾的定点观测数据,分析了河口控制站徐六泾的悬沙絮凝特性,研究给出絮团粒径与有效密度及沉速的关系。统计表明絮团平均粒径变化范围20~120μm,比分散颗粒中值粒径(平均5.3μm)大一到两个数量级。絮团的分形维数主要在1.8~2.4,有效密度变化范围70~600kg/m~3,其随絮团增大呈减小趋势。洪枯季对比表明,洪季絮团沉降速度比枯季大18%,平均沉速分别为0.26mm/s和0.22mm/s,比以往估算得到的长江口浑浊带絮团沉速小。由此说明为更好认识流域到河口的泥沙输运过程,有必要针对长江河口不同区域进行分段的研究。     

长江口悬沙含量垂向分布数值模拟

根据长江口北槽和南槽实测的水沙资料，利用垂向一维悬沙数学模型模拟了长江口悬沙含量及其分布，并对摩阻流速和临底悬沙含量进行了简要分析。结果表明，计算值与实测值较为吻合。     

EFDC模型在长江口及相邻海域三维水流模拟中的开发应用

基于公开代码的EFDC(Environmental Fluid Dynamics Computer Code)模型,建立了范围包括长江下游段、长江口、杭州湾及邻近海域的三维水流数值模型。用Deflt3D附带软件得到了长江口海域正交曲线网格剖分,更好地实现了网格与地形边界的拟合;并在模拟浅滩动力过程中,设置最小水深条件限制,成功地消除了复杂浅滩地形情况下原模式运行出现负水深的局限。利用10个潮位站的实测潮位以及9个流速测站的水流流速资料对模型参数进行了验证和率定。模拟结果能够与实测值较好地吻合,各站模拟计算潮位值相对误差小于10%,。率定、改造后的模型不仅能够较好地模拟反映长江口海域三维潮汐及水流运动,而且还能对潮流运动特征进行分析。该模型可用于长江口海域相关问题的进一步研究。     

Numerical simulation of water quality in Yangtze Estuary

In order to monitor water quality in the Yangtze Estuary, water samples were collected and field observation of current and velocity stratification was carried out using a shipboard acoustic Doppler current profiler (ADCP). Results of two representative variables, the temporal and spatial variation of new point source sewage discharge as manifested by chemical oxygen demand (COD) and the initial water quality distribution as manifested by dissolved oxygen (DO), were obtained by application of the Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC) with solutions for hydrodynamics during tides. The numerical results were compared with field data, and the field data provided verification of numerical application: this numerical model is an effective tool for water quality simulation. For point source discharge, COD concentration was simulated with an initial value in the river of zero. The simulated increments and distribution of COD in the water show acceptable agreement with field data. The concentration of DO is much higher in the North Branch than in the South Branch due to consumption of oxygen in the South Branch resulting from discharge of sewage from Shanghai. The DO concentration is greater in the surface layer than in the bottom layer. The DO concentration is low in areas with a depth of less than 20 m, and high in areas between the 20-m and 30-m isobaths. It is concluded that the numerical model is valuable in simulation of water quality in the case of specific point source pollutant discharge. The EFDC model is also of satisfactory accuracy in water quality simulation of the Yangtze Estuary.     

长江口北支咸潮倒灌控制工程水动力数值模拟

运用水流数学模型对长江口北支咸潮倒灌控制工程方案进行模拟,分析了3个控制工程方案实施后的效果及对周边区域的影响。结果表明,综合咸潮倒灌的控制效果、防洪排涝影响及对南支的影响等,中束窄方案为本研究的推荐方案。     

基于GIS的长江口北港冲淤演变及河道特征可视化分析

以1964 2002年多幅不同年代的长江口北 港海图为基础资料,利用GIS和DEM相结合的方法,并借助于三维河道冲淤演变立体图和冲淤 量数据,分析了北港的冲淤演变和河道特征演变。结果表明：1964 2002年,北 港河段整体表现为冲刷,泥沙冲刷量为3.775亿t;在38年里北港河道的断面形态经历了 从两槽一脊向三槽两脊以及三沙四沟的复杂演变。研究方法可在今后河势分析、河道整治研究中加以应用。     

长江口洪季水动力对海平面上升的响应特征

考虑到海平面上升对长江口水动力构成的严重威胁,该文基于MIKE21软件建立了长江口二维水动力数学模型,采用实测潮位、流速以及流向资料对模型进行了验证。对相关文献和IPCC报告进行总结归纳,得到2100年海平面保守上升值约为0.5 m。运用验证好的数学模型对海平面上升0.5 m后长江口洪季水动力进行了数值模拟。计算结果表明:海平面上升后,涨潮时间增长,落潮时间缩短;海平面上升0.5 m后,长江口南北支、南北港以及南北槽高潮位增加了0.43 m–0.46 m,高潮位增幅沿程向上减小,北支上段涨潮动力受阻较明显(潮位增幅较大);海平面上升0.5 m后,北支流速增幅比南支大,北支上段落潮流量增幅达82.8%,对北支水道的发展有利。总体而言,海平面上升对目前长江口沿岸的标准构成了一定威胁,但对已经衰退的北支水道有利。     

长江口二维非均匀悬沙数值模拟

针对长江口水流泥沙运动的特点建立了非均匀悬沙的平面二维数值模型。在模型中考虑了波浪对流场的影响和对水流挟沙力的影响 ,在确定悬沙絮凝沉速时考虑了泥沙粒径、盐度、含沙量及水流紊动的影响。悬沙模型建立在曲线坐标下 ,悬沙输运方程采用破开算子的方法求解 ,平流项采用UltimateQuickest格式求解 ,提高了计算的精度。通过实测资料对数学模型计算的悬沙含量进行检验 ,表明它较好地反应了长江口地区泥沙的运动规律