磨刀门水道枯季咸潮入侵特性及规律

为探讨珠江河口磨刀门水道盐水入侵规律,采用同步实测的方法对磨刀门水道上至竹银下至口门近半月的水文和盐度进行了测量。结果表明,磨刀门水道盐度总体呈现向上游递减的趋势;口门位置表、底层平均盐度在不同潮型和涨落潮下相差较大,变化范围在1.7%~2.4%之间,尤以枯季分层明显,通常落潮期表、底层盐度差异比涨潮期大;上游竹银位置不同潮型下的表、底层盐度相差较小,平均涨落潮盐度都在0.1%以内;从磨刀门水道沿程表、底层盐度相差比例统计来看,大、中、小潮期间底层平均盐度比表层分别大43.1%、53.4%和77.4%,且流速和盐度的垂向分布存在较好的对应关系,因此小潮期间,更容易出现异重流现象。近口门河段盐度随水深减小而直线递减,上游河段则呈指数递减规律;大潮时,两种分布规律的分界位置距口门23 km左右,中潮和小潮时距口门17 km左右。     

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。     

风对珠江河口咸情影响的理想模型研究

珠江口枯水期风向以北风、东北风和东风为主.强风是珠江口咸潮活动的主要扰动因素,也是珠江口附近饮用水源地取淡几率异常减少的主要原因.通过建立理想模型研究发现:无论发生哪个方向的强风,河口、河道咸情均会较无风时严重.对于河口地区,东风和西风造成的盐度增加幅度最高;而对于河道上游地区北风导致的咸潮入侵距离增加幅度最大,其次为南风,接着是东风和西风.     

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。     

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。     

海平面上升对珠江河口东四口门盐水入侵的影响

利用三维水动力模型EFDC对珠江河口及其邻近海域的水动力过程进行模拟,并利用实测数据验证模型的可靠性。模型模拟结果表明,海平面上升会加剧珠江河口东四口门的盐水入侵,且不同口门对海平面上升的敏感度不同。海平面上升1.0 m时,虎门、蕉门、洪奇沥、横门盐水入侵长度将分别增加21.37、9.64、9.75、4.82 km左右。通过把东四口门上游区域各主要支流在不同海平面上升幅度下的平均盐水入侵长度和对应海平面上升幅度进行线性回归,得到了可靠的线性回归直线。该回归关系可为应对未来海平面上升引起的盐水入侵加剧、水厂选址和取水点选择等问题提供科学依据。     

珠江河口磨刀门口外东西两汊实测分流比分析

磨刀门是珠江河口八大口门中泄洪量最大的口门,口外已形成稳定的东西两汊滩槽格局及中心拦门沙。两汊的分流比是磨刀门河口治理的重点关注问题。根据磨刀门河口及口外东西两汊2015年9月10～11日大潮同步水文观测资料,分析了东西两汊实测流速、流向及分流比特征。结果表明:东西汊总体以往复流为主,在转潮过程会出现一定的旋转流;落潮时表层流速大,底层流速小;涨潮时底层流速大,表层流速小,在转潮时刻会出现短暂表落底涨的现象;西汊的落潮量分流比大于东汊,且净泄量分流比为66%,是磨刀门入海口的主要泄水通道;而东汊的涨潮量分流比大于西汊,是磨刀门入海口的主要涨潮通道。因此,在磨刀门口外治理规划时,需重点考虑东西两汊的自然演变及分流比情况,保证其泄洪纳潮的功能。     

关于虎门口临界涨潮量问题的探讨

一、问题的提出虎门口位于广州出海水道的出口,为珠江八大出海口门之一。它是以潮流动力作用为主的河口,山潮比为0.26,在八大口门中为最小;最大涨潮差为3.39m,居八大口门之首位。年平均潮差为1.63m,仍     

磨刀门外海拦门沙整治工程对咸潮入侵的影响

基于FVCOM模型建立磨刀门海域盐度扩散数学模型,分析研究了磨刀门河口区盐水入侵情况。数值模拟结果与实测资料吻合较好,能够较好地反映珠江河口地区咸潮入侵的垂向分布规律,能够用于磨刀门海域拦门沙疏浚整治工程对咸潮入侵的影响研究。磨刀门海域盐度分布受海水、淡水共同控制,垂向盐度分层分布,并且底部产生高浓度咸潮入侵现象。口门区航道整治工程在一定程度上加剧了咸潮入侵,但对磨刀门水道沿岸地区居民及工农业取水环境不会产生较大影响;应对工程整治措施进行分析论证,最大限度减轻工程实施导致咸潮入侵的程度。     

长江口2013年和2014年枯季盐水入侵分析

为研究长江口枯季盐水入侵及北支盐水倒灌特性,于2013年12月及2014年2月两次对长江口南北支分汊口处进行全潮同步水文测验,分析结果表明:受地形地貌因素影响,北支进口盐度比同期南支白茆沙水域的高出一个数量级。水域盐度与径流量大小呈负相关关系,与潮差大小呈正相关关系。径流较小、潮差较大时,北支盐水会发生倒灌。由于下泄径流的顶托,迫使倒灌盐水北偏,使得白茆沙北水道盐度大于南水道。风应力对盐水入侵的影响不可忽视,持续的南风会减弱长江口北支的盐水入侵。在枯季条件下,北支倒灌盐水一般沿白茆沙北水道南侧下泄。大潮时倒灌进入南支的盐水在白茆沙水域有一定时间的滞留,使得白茆沙水域盐度往往会在大潮后的中潮期达到最大。     

长江口盐水入侵特征及规律

在分析长江口2002年3月枯季全潮水文测验资料的基础上,建立了“长江口—杭州湾—舟山群岛”海域大范围二维水流盐度数学模型,对长江口盐水入侵的特征及规律进行了研究。结果表明:受北支盐水倒灌影响,时间上南支某些水域不同于一般的涨(落)憩时盐度达到峰(谷)值,而是涨憩时盐度达到谷值,落憩时盐度达到峰值;空间上南支盐度分布在大潮期间呈现出“高—低—高”的格局,口门处的盐度在涨憩时明显大于落憩时,数值模型计算结果与实测数据分析相一致。同时,通过对北支潮径动力分析可发现,外海潮差越大,上游径流量越小,北支盐水倒灌南支的可能性越大,即北支口分流比随上游径流量呈指数增长,而与外海潮差成反比。研究成果可供研究长江口盐水入侵科技人员参考。     

基于FVCOM的磨刀门水道盐水入侵三维数值模拟

该文采用非结构化有限体积近岸海洋三维模型FVCOM(Finite-Volume Coastal Ocean Model),建立了磨刀门水道至伶仃洋盐水入侵数值模型,模拟2004年、2005年及2007年枯季的长序列流场过程,观察其水动力特性,研究盐度的时空变化规律,分析其垂向分层现象。结果表明仅对该文模拟范围的建模也能达到模拟珠江四口门或八口门时磨刀门水道的准确度,从而减少了建模工作量和模型计算量。对三个工况的模拟显示盐水入侵最远距离在2005年1月最大,越过了全禄水厂,2007年3月最小。垂向分层方面,由于盐水上溯的最远距离均处于内河道处,盐度垂向分层不明显,底表层盐水最远入侵距离的差距随入侵距离的增加而减小。海平面平均每升高1 cm,磨刀门水道咸潮入侵平均上移距离为0.85 km。     

珠江口磨刀门水道咸潮入侵规律研究

根据2003—2008年的枯水期含氯度实测资料,以农历月份为统计周期,研究了珠江口磨刀门水道咸水入侵规律。研究结果表明,磨刀门水道含氯度变化周期为15d,主要由大、中、小潮组成的15d潮汛周期所控制,而每个周期内含氯度变化幅度则受上游径流大小影响;提出咸潮入侵系数K的概念,它可反映周期内平均径流和平均含氯度响应关系,当K小于0.2时,表示咸潮入侵程度小,不影响取水口取水,当K大于0.5时,咸潮入侵严重,K为0.2和0.5对应上游径流的临界流量分别为2450和1930m3/s;最后采用Delft3D模型区域分解技术将网格加密的磨刀门小区域嵌入到网格相对较大珠江口大区域模型中耦合计算,验证了咸潮入侵系数K的合理性。     

珠江口磨刀门水道咸潮入侵规律研究

根据2003年到2008年枯水期含氯度实测资料，以农历月份为统计周期，研究珠江口磨刀门水道咸水入侵规律。研究结果表明，磨刀门水道含氯度变化周期为15d，主要由大、中、小潮组成的15d潮汛周期所控制，而每个周期内含氯度变化幅度则受上游径流大小影响；并提出咸潮入侵系数K的概念，K可反映周期内平均径流和平均含氯度响应关系，当K小于0.2时，表示咸潮入侵程度小，不影响取水口取水，当K大于0.5时，咸潮入侵严重；K为0.2和0.5对应上游径流的临界流量分别为2450和1930m3/s；其后采用Delft3D模型区域分解技术将网格加密的磨刀门小区域嵌入到网格相对较大珠江口大区域模型中耦合计算，验证了咸潮入侵系数K的合理性。     

基于ECOMSED的非恒定流水域盐水入侵数值模拟

为了研究非恒定流水域盐水入侵后的水流特性,利用ECOMSED三维海洋水动力模型,对该水域的潮流场和盐度场进行了三维数值模拟。模拟结果显示:在水槽弯曲处靠近主流线一侧盐度较高;靠近河口处的盐度纵向变化受潮差影响较大;底层咸水入侵的最远距离远大于表层;盐水分层现象在小潮时相对更为明显。该数学模型基本反映了非恒定流水域的盐水入侵特性,并可用于进一步分析盐分输移的机理以及预测盐度的分布情况。     

定常风场下的太湖风生流水动力特征研究

太湖的主要流动类型为风生流,本文采用数学模型模拟了四种定常风场作用下的太湖风生流水动力特征,总结了风向对太湖风生流分布的影响。研究结果指出：东南风与西北风作用下太湖主湖区存在西部环流、中部环流和北部环流三个大尺度环流,北风与南风作用下太湖主湖区仅存在西部环流和中部环流两个大尺度环流。东南风和西北风作用下,太湖北部竺山湾东北部、梅梁湾东南部和西北部及贡湖湾东北部存在大尺度环流。东风与南风作用下,竺山湾西部、梅梁湾东南部和中部南北两岸及贡湖湾东部存在大尺度环流。定常东南风作用下,太湖表面流向与风向相同,底层流向与风向相反,流向拐点一般出现在相对水深hc=0.8处。