南港—北槽洪枯季沿程水沙盐特性分析*

利用2012年2月及8月长江口南港—北槽大、小潮水文测验资料,从涨落潮历时、流速、含沙量及含盐度等方面 分析了南港—北槽洪枯季水沙盐纵向及垂向分布特征以及潮周期内含沙量变化特性。分析表明：南港—北槽沿程各垂线落 潮平均历时洪季整体较枯季长,涨潮平均历时洪季整体较枯季短,且小潮期洪、枯季的这种差异更为明显;南港—北槽洪 季落潮流速普遍大于枯季,涨潮流速普遍小于枯季;小潮期涨潮平均流速会出现近底层较表层大现象, 且CSW-CS3出现滞 流点;北槽中段—口外段洪季含沙量及垂向差异均较枯季大,南港圆圆沙段及北槽上段枯季含沙量较洪季大;潮周期内北 槽中段各垂线上层含沙量均较小,且变化幅度相对较小,但下层含沙量变化达数倍乃至十几倍之多,且涨憩时段近底层含沙 量可能特别高;洪枯季北槽中段均存在盐水楔,其位置洪季偏上、枯季偏下,最大浑浊带洪枯季位置变化与此基本一致。     

长江口12.5 m深水航道悬沙分布特征*

利用长江口12.5 m深水航道洪、枯季水文测验资料,分析深水航道悬沙的时空分布特征。结果表明：南港圆圆 沙段含沙量小,垂线分布相对均匀;北槽中段含沙量大,垂向分布不均匀。细颗粒泥沙絮凝、盐淡水分层与河口滞流点是 北槽中段形成高含沙量且垂向分布不均匀的主要原因。北槽中段含沙量的时空分布特征,与12.5 m深水航道的回淤变化特 征具有一致性,表明北槽中段的航道回淤可能以悬沙淤积为主;而南港圆圆沙段含沙量低,且垂向相对均匀,表明该区段 航道回淤受悬沙的影响较小。     

滩槽泥沙交换对长江口北槽深水航道回淤影响的分析

黏性细颗粒泥沙在潮汐水流中运动的主要特性之一是存在多种不同尺度的输运形态。就长江口而言,其中1~2 m近底水流驱动下的高浓度悬沙输运应加重视。现场观测表明,近底高浓度悬沙的生成与黏性细颗粒泥沙在潮汐水流中的沉降特性有关,其输运对航道回淤的影响表现为滩槽之间的泥沙交换。初步估计横向水体高浓度悬沙输运造成12.5 m深水航道中段2 000万~3 000万m~3的年回淤量是可能的。这可能是造成航道中段集中回淤的重要原因之一。     

滩槽泥沙交换对长江口北槽深水航道回淤影响的分析

黏性细颗粒泥沙在潮汐水流中运动的主要特性之一是存在多种不同尺度的输运形态。就长江口而言,其中1～2 m近底水流驱动下的高浓度悬沙输运应加重视。现场观测表明,近底高浓度悬沙的生成与黏性细颗粒泥沙在潮汐水流中的沉降特性有关,其输运对航道回淤的影响表现为滩槽之间的泥沙交换。初步估计横向水体高浓度悬沙输运造成12.5 m深水航道中段2 000万～3 000万m3的年回淤量是可能的。这可能是造成航道中段集中回淤的重要原因之一。     

洋山港及邻近海域悬沙输运特征研究*

基于SWEM2D数值模型,建立了一个范围包括洋山港、长江口及杭州湾的二维水流泥沙数学模型。根据2004年5月洋山港实测水文泥沙资料,认为洋山港区域悬沙垂向切变输运较小,可忽略该项对悬沙输运的影响,采用二维泥沙数学模型能基本反映出该区域悬沙输运特点。利用2004年5月洋山港及邻近海域实测水文泥沙资料对模型计算结果进行验证,验证结果表明模型计算结果与实际情况吻合良好。在此基础上,根据模型计算结果计算了洋山港及邻近海域大、中、小潮期间悬沙输运速度。结果表明,洋山港区域悬沙主要以欧拉输运为主,斯托克斯漂移、潮泵输运为辅。该区域西口门高含沙量主要是受到长江口及杭州湾悬沙输运富集的影响。其邻近海域主要的悬沙输运在近南汇边滩以东区域分成两股,一股向北,一股沿着南汇南岸的水下泥沙通道,径直流向杭州湾,并在杭州湾的悬沙输运的带动下,向洋山港流去。     

长江口北槽航槽开挖对水流及河势的影响*

基于试验数据和实测地形,初步分析了航槽开挖对长江口北槽水流及河势的影响.结果表明:1)12.5 m航槽开挖引起北槽主槽尤其航槽内流速显著增加;2)在计算北槽航槽开挖后槽内流速时,乐培九公式计算结果吻合较好;3)12.5 m航槽开挖对北槽河势变化产生显著影响,是引起2009年以后北槽河势显著变化的一个主要原因,因此在分析评价长江口深水航道以及其它相关的航道整治工程治理效果时,应充分考虑航槽开挖所带来的影响.     

长江口12.5 m深水航道回淤变化及其影响因素*

基于2010—2018年长江口12.5 m深水航道回淤、水文、泥沙、地形资料，对航道回淤变化及影响因素进行分析。结果表明：1）长江口12.5 m深水航道常态回淤量大，年际间存在波动，多年平均年常态回淤量约为6 500万m3，2012年后总体呈减小趋势，目前基本稳定在5 000万m3，年回淤强度约1.3 m/a；2）回淤量与回淤强度具有明显的时空分布特征，即洪枯季分布不均、航道中段回淤集中；3）影响航道回淤时空分布的因素主要包括洪枯季泥沙来源和输沙强度、水沙盐结构和泥沙落淤条件、北槽中段水沙盐结构及滩槽泥沙交换能力等。对于北槽中段航道而言，主要受南导堤越堤泥沙影响较大。4）年际回淤变化总体呈减小趋势，其中南港—圆圆沙航道与滩槽高差的缩小和上游底沙输沙量的减少有关；北槽航道则是由于南坝田挡沙堤加高工程的实施有效改善了北槽内水沙环境，其实测减淤幅度为17.6%。     

增强长江口北槽航道内水流冲刷能力的工程措施探讨*

基于试验数据对增强长江口北槽航道内水流冲刷能力进行探讨,结果表明：试图仅通过实施丁坝工程来调整北 槽中段地形使天然深泓与目前航道轴线位置吻合是行不通的;若要达到较显著的冲刷效果,新建丁坝宜布置在靠近主流的 深水区,此外在北槽中段北侧加密丁坝亦有显著作用;若想进一步增强北槽中段航道内的水流冲刷能力,宜综合采取新建 丁坝工程和航道轴线调整的措施,仅仅依靠加长丁坝,很难较好地增强该段航道内的水流冲刷能力。     

深水航道的河势控制和航道回淤问题

长江口深水航道的整治为检验和深化潮汐河口汊道整治理论及方法提供了依据。河势的宏观控制要求北槽维持落潮流输沙优势。分析表明,工程后北槽分流比下降,已接近河槽性质转变的阈值。一、二期整治工程使河槽断面由宽浅向相对窄深转变,形成了覆盖航槽的连续深泓,为航道维护提供了重要保证,但三期减淤工程使-8 m以下河槽断面向相对宽浅逆转,加上北槽中段过高的流速造成该河段的高含沙量和高输沙率以及该河段近底净输沙方向指向航槽内,使回淤量进一步增大。通过现场观测进一步揭示了近底高含沙量及浮泥形成的机制。进一步的减淤措施应注意恢复合理的导治线放宽率以使输沙率的沿程分布较为均匀。     

长江口北槽深水航道回淤量变化宏观动力原因分析

根据实测资料、物理模型试验结果和有关文献成果对影响长江口北槽深水航道回淤量的宏观动力原因进行了分析。取得新的认识：1）与枯季相比,长江口拦门沙河段洪季波浪中的长周期波浪显著增多,其中8.0 s及以上周期的波浪能量占总波能的比例由枯季的3.2%增加至洪季的40.6%;2）高能波浪运动对北槽航道回淤产生了显著的不利影响,与北槽航道回淤量的增加息息相关;3）12.5 m航道开挖后,北槽航道内水流冲刷能力沿程均有增强,有利于槽内泥沙往两侧高滩运移;4）长江口拦门沙河段泥沙自身交换量远大于河口上游来沙,洪水不是造成北槽航道回淤量发生显著变化的主导性宏观动力原因;5）波浪作用是长江口北槽航道回淤量发生显著变化的主导性宏观动力原因,“消浪”应成为今后北槽深水航道减淤工程以及长江口南槽、北港和北支下段航道整治工程设计研究工作中不可忽视的指导性原则之一。     

长江口北槽航道回淤原因分析

针对2005年以来北槽深水航道回淤量增大且主要集中于中段的特征,系统分析泥沙条件和水动力条件等各类因素变化的影响,指出导致中段回淤量增大的主要因为,提出制定减淤措施方案的思路.     

长江口北槽12.5 m深水航道回淤的物理过程

长江口12.5 m深水航道于2010年3月贯通,发挥了巨大的经济社会效益,但航道回淤问题十分突出。针对航道回淤总量大、时空集中分布于洪季北槽中段最大浑浊带区段的特点,利用北槽洪季沿程大小潮水文测验资料,分析了水沙盐场的时空分布特征和输移规律,揭示了洪季航道回淤集中在北槽中段的主要原因,并提出了涨落潮周期内航道回淤水沙运动的物理过程。     

新形势下长江口航道的开发重点与治理原则*

长江口12.5 m深水航道已进入稳定运行、全面发挥效益的新阶段,长江口还存在北港、南槽等丰富航道资源, 尚有进一步开发的潜力。结合长江口航道发展面临的新形势和新要求,明确指出未来一段时间长江口航道的开发重点是北 港航道。通过总结长江口深水航道治理工程实践经验,探讨新形势下长江口航道治理的总体原则,并根据北港水道沿程河 型特点、河势演变特征及碍航性质的不同,分别对北港上、中、下3个区段提出相应的治理思路及原则。     

汉江下游长低水历时航道整治水位确定方法

南水北调中线一期工程调水后,丹江口枢纽坝下河段来水来沙过程将发生较大变化,低水历时大幅延长,中水流量及历时大幅减少,来沙量减少,现有整治水位的确定方法不能适用于调水后的新的水沙过程。通过研究,提出采用"有效时段输沙能力法"确定整治水位,并已将成果应用于汉江下游兴隆至岳口段航道整治工程设计。     

长河段二维水沙数学模型研究及应用*

为了适应长江长河段系统治理技术的需要,对TK-2DC软件水沙计算核心部分进行了并行程序开发,将并行计算技术应用到长河段水沙数学模型中,大大提高了长河段水沙模拟计算效率及模型计算的时效性。建立了长江中游沙市—监利、戴家洲—牯牛沙及长江下游安庆—南京长河段平面二维水沙数学模型,对航道整治工程效果进行了模拟预测。     

瓯江口水文泥沙特征分析

在大量实测资料的基础上,对瓯江口海区的地貌特征、河道径流特征、河道输沙特征、潮汐特征、潮流特征、余流特征、波浪特征、含沙量特征、泥沙来源、盐度特征、悬沙粒径和底质粒径特征、瓯江南北口的分流和分沙特征、中水道和北水道的分流和分沙特征进行了分析,根据实测资料分析得到了瓯江口挟沙力公式,得到了平衡水深公式,为瓯江河口的工程开发建设和科学研究提供了基础资料。主要研究成果表明:(1)瓯江口的潮汐属正规半日潮类型,平均潮差在4 m以上,属强潮河口;(2)潮流属正规浅海半日潮流类型,呈往复流动,潮流动力强;(3)瓯江为少沙河流,多年平均年悬移质输沙量为205.1万t;(4)瓯江南北口的平均涨潮分流比为21%和79%,落潮平均分流比为26%和74%;(5)瓯江南北口的平均涨潮分沙比为20%和80%,落潮平均分流沙比为22%和78%。     

甬江及口外海域潮流泥沙数值模拟

建立了甬江河道及口外海域平面二维潮流泥沙数学模型,对2015年6月半个月的潮流场和悬沙场进行模拟,模拟结果与实测资料吻合良好。计算得到了研究区域洪季的余流场和输沙格局,结果表明:甬江口外余流整体由西北指向东南,河道余流指向下游;除口门局部水域,甬江口外输沙格局基本与余流场一致,悬沙经涨潮流的作用被带入甬江河道,致使河道内近口门处的输沙格局由口门向内;甬江口局部区域输沙格局与余流场存在差异的原因是悬沙输移与潮流运动存在时间上的滞后。     

泥沙粒度对航道回淤的指示——以丹东港出海航道为例

根据鸭绿江河口西水道水流、悬浮泥沙和底质粒度特征的分析,研究丹东港出海航道泥沙淤积的动力机制以及泥沙粒度对回淤的指示作用。分析表明,海域来沙为西水道的主要泥沙来源,泥沙运动以“波浪掀沙、潮流输沙”为主要特征;悬沙和底质粒度对比表明,上航道和中航道段航道回淤以悬沙落淤为主,下航道和外航道段航道回淤以底沙推移为主。航道回淤泥沙作为泥沙运动的“指示剂”,能够较好地揭示航道回淤的机理;采用刘家驹悬沙淤积模式和罗肇森底沙输移模式相结合的方法,估算丹东港大东港区20万吨级航道回淤量为679万m,,与物理模型试验结果较为接近,上述分析方法和公式可适用于砂质海岸航道回淤计算,也为类似航道回淤研究提供了重要的参考和借鉴。     

桃源枢纽坝下汇流区推移质运动特性试验研究

为分析桃源枢纽坝下汇流区推移质运动特性,采用整体定床物理模型开展了定床水流和定床输沙试验,观测各级流量下水流要素和输沙带分布。对比分析发现,随来流汇流比的不同,汇流区水动力条件复杂多变,但汇流区泥沙淤积体范围总是与主流带分布密切相关。推移质泥沙沿主流带输移,泥沙淤积体多见于输沙带边线处、流线转折较大处以及河床局部背水面下凹处。中枯水期因下泄水流流速较大,且沿程流速迅速降低,坝下推移质泥沙为短距离泥沙输移;洪水期因河段流速整体较大,为长距离泥沙输移。