长江河口段平均海面数值模拟研究

为更好研究长江河口段平均海面的特性,建立了大通至长江口感潮河段的二维水动力数学模型,通过模拟径流与潮汐共同作用下的水动力过程,并设置上下游不同条件的对照组,分析了河口段平均海面的影响因子及响应规律。结果表明,长江河口段年平均海面A0值由上游径流和外海潮波共同作用产生,外海潮波给予了河道内平均水位一个沿程定值,而径流使得其产生了沿程衰减的趋势,这是河口段A0特征不同于外海的原因,也说明径流是其主要影响因子。A0只受径流和外海潮位的年平均值影响,而不受两者的年内变化影响。径流量的变化会导致上游A0值比下游发生更加显著的响应;外海A0值的变化会使沿程发生大致等量的变幅。未来全球海平面上升后,河口段A0也将上升相近幅度。     

近50年东江三角洲潮汐运动的变化研究

基于东江三角洲的5个水文观测站和东江下游的博罗流量观测站数据,分析近50 a来东江三角洲潮汐运动特征的变化。水文统计学方法表明上游石龙站点的水位和潮差变化程度远大于下游的大盛和泗盛围站点,且石龙站点低低潮曾发生于小潮,后发生于大潮时期,这一变化与潮汐分潮振幅变化相关。T_Tide调和分析得出的分潮振幅结果显示,各站点的振幅变化与水位和潮差变化相关,尤其石龙站点的半月分潮和半日分潮大小的转换能够说明低低潮发生时间的变化。此外计算出的地形指标变化,表明石龙站点因人类活动所导致的河床下切所引起的潮动力变化,对以上变化起到不同程度的影响作用。     

洪水对长江口风暴潮的影响

河口地区容易遭受洪水和风暴潮复合作用的影响。通过对长江大通站流量长周期序列分析,采用FVCOM建立三维河口风暴潮模型,研究了长江口风暴潮对径流的响应。结论如下：1)长江口天文高潮位(风暴高潮位)随径流的增加而抬升,两者线性关系极强,可为河口洪水和风暴潮的预报提供参考。2)对于给定的天文潮(风暴潮)情景,水位增长率只与站点所在位置有关,且越往上游水位增长率越大。3)风暴增水在江阴段取得峰值,在江阴以上的感潮河段随着流量增大而减小,在江阴以下的河口段变化不明显。     

舟山群岛海域潮波传播变形和不对称性探讨

舟山海域属于多岛屿海域,潮波受岛屿地形条件影响复杂。根据舟山海域4个潮位站2017年一个月实测逐时潮位以及7个临时测站的大潮、小潮短期逐时潮位资料,采用调和分析及偏度指标计算法,确定了舟山本岛至穿山半岛之间海域的分潮特征及潮汐不对称变化;通过分析浅水潮波方程中的各非线性项,确定了舟山海域浅水分潮产生的主要动力机制;评估了不同频率分潮组合产生的潮汐不对称性贡献值。研究表明,潮波方程中非线性摩擦项是舟山群岛海域浅水分潮变化和潮波变形的主要动力来源;明确了该海域潮汐以M_2和S_2天文半日潮主导,浅水分潮以M_4、MS_4分潮为主但潮幅较小,潮波传播过程中耗散潮波能量同时,潮能存在由低频分潮向高频分潮转移,呈现低频天文分潮潮幅沿程减小,高频浅水分潮潮幅增加;潮汐不对称性表现为涨潮占优,大潮期不对称性较小潮期明显,天文半日分潮M_2、S_2与浅水分潮MS_4、M_4组合是潮汐不对称性的最大贡献者。     

长江下游典型代表性潮型选择研究初探

通过建立大通至长江口一维水沙数学模型,在实测资料验证的基础上计算得出沿程各站逐时潮位。利用计算得出的逐时潮位资料,研究了江阴、徐六泾和六效的高潮位以及日平均潮位与上游大通径流量的相关关系,分析上游径流与近河口河段潮位影响趋势。通过一维水沙数学模型结合不同潮差累积频率的代表性潮型作为下游控制条件计算,在比较河段实测冲淤量与计算冲淤量的基础上,分析不同潮差累积频率的代表性潮型适应性。     

海平面上升对长江口涨落潮历时差的影响

针对近年来全球变暖,海平面上升影响河口地区水文特性的问题,对海平面上升对长江口涨落潮历时差的影响进行研究。采用二维潮流数学模型的方法,模拟在长江口上游大通的洪枯季及年平均径流量条件下,海平面上升100 cm对涨落潮历时的影响。结果表明:海平面上升减小了长江口北支上半段、南支和南北港等中上游区域的涨落潮历时差,对靠近外海的北支末段和南北槽的涨落潮历时差影响很小。海平面上升加大了河口地区的涨潮动力,使长江口的涨落潮历时差有所减小,由此对长江口地区的盐水入侵和泥沙输运带来的影响必须引起重视。     

长江口深水航道治理工程对潮汐特性的影响

近年来,因长江口上游径流、外海潮汐和河口海洋环境的剧烈变化以及长江口水域河口及海岸工程的大量兴建,特别是规模宏大的长江口深水航道治理工程的建设,可能会导致河口潮汐产生变化。对长江口深水航道工程建设前后长时间序列的11个潮位站潮位资料进行分析,得出长江口近期潮汐特性的变化特征：口外潮汐特性主要受外海潮汐总体变化影响,口内潮汐特性受北槽深水航道治理工程及周边涉水工程建设的影响。     

长江口径流来沙量减小对河口含沙量的影响

针对近年来长江流域来沙量大幅减小对长江河口含沙量的影响问题进行统计分析、对比研究。利用大通站来沙量数据,统计分析1950—2011年输沙量的变化,得出长江口近期径流来沙量大幅减少。对长江口各汊道1978—2011年实测含沙量进行统计分析,得知长江口径流来沙量减小对河口含沙量的影响。研究结果表明:1)长江口来沙量减小,使得口内段南支、南港总体含沙量水平明显减小,口外含沙量亦有所减小,但拦门沙区段的含沙量基本不变。减小幅度从内、外两侧向拦门沙降低。2)拦门沙区段水体含沙量主要与河口区滩地泥沙来源丰富、泥沙活动规模大、潮汐动力强以及盐淡水混合综合影响形成河口最大浑浊带等密切相关,上游来沙量减小对该区段含沙量变化规律的影响尚不明显。     

潮汐河口长航道乘潮问题研究

针对潮汐河口长航道乘潮计算的潮位资料代表性问题,提出了潮汐河口乘潮水位的多站联合计算法.该方法利用多站同步潮位资料,综合考虑船舶通航方式与潮波传播速度等因素,可合理计算潮汐河口乘潮水位.长江口深水航道的有关计算表明,相同乘潮历时和累积频率对应的乘潮水位,进河口大于沿程单站的乘潮水位,且明显大于出河口.潮汐河口长航道设计,应根据当地河口的潮汐性质、强度及其与径流的对比,以及船舶航行的特点包括航速、进出港载货情况和航道沿程水深,确定合理的乘潮方式,即选择合适的航道乘潮长度.     

珠江河口河网咸潮上溯机制的数值模拟*

随着全球变暖导致海平面上升和人类活动的加剧,珠江三角洲的咸潮灾害日趋严重,分析咸潮上溯主要动力因素及响应趋势非常必要。构建珠江河口河网一、三维耦合水流盐度模型,对地形、上游主要节点流量以及海平面上升高度进行敏感性试验,利用通量机制分解方法分析不同情况下西江、北江干流的沿程盐通量,探讨河口河网咸潮上溯对主要动力因素变化的响应规律。结果表明,各口门的盐通量均以平流运输项为主导;地形变化与上游径流量对盐通量影响远大于海平面上升;上游主要节点的径流量在大潮时主要控制平流运输项和剪切扩散项来调节盐通量,小潮时潮泵运输项变化相对较大;海平面上升对潮控口门（如洪奇门）的影响大于径控口门（如磨刀门）,但短期内影响相对较小。