长江河口盐水入侵数值模拟研究

长江河口盐水入侵一直是困扰上海市工农业生产及生活用水的一个重大问题。文章通过建立"长江口—杭州湾"大范围的二维水流盐度数学模型,在验证的基础上,重点分析了长江口盐水入侵总体格局、北支盐水倒灌、南支盐度分布格局等问题,并指出由于横沙通道的涨落潮流不平衡,北槽会有部分盐水倒灌进入北港;基于数学模型,对北支倒灌盐通量进行了初步计算。     

长江口北支中束窄工程对周边水动力及水质的影响

基于考虑水体斜压的MIKE3数值模型的HD模块和Ecolab模块,对长江口及附近海域水动力环境进行数值模拟,并将验证好的模型用于分析预测实施北支中束窄工程对周边水动力环境造成的影响。研究结果表明:中束窄工程围填后,北支流速均有一定程度的降低,北支上段汊口处受到南支涨潮的影响,涨急流速有增大趋势;北支束窄工程对盐度的影响趋势为北支区域盐度值有明显的降低,对枯季北支的盐度倒灌南支起到了明显的控制作用;工程实施后,北支河口处磷酸盐、无机氮与叶绿素a含量增加明显;北支中上段磷酸盐与无机氮平均浓度略有降低,而叶绿素a含量整体有上升趋势。工程围填对南支及外海区域的水动力特征及营养盐含量影响较小。     

长江口南支河床近期冲淤演变机制*

利用1998年以来多期水下地形资料和两次水文测验资料,分析了长江口南支河床近期的冲淤变化,讨论了其演变的过程、特点和机制.结果表明,近10年,南支河床在总体保持稳定的同时,呈现出以下主要变化特点:1)白茆沙北水道进口段淤积,南水道冲刷发展;2)七丫口以下的南支主槽北冲南淤;3)下扁担沙南侧上冲下淤;4)新浏河沙包、新浏河沙和中央沙"三沙"沙头冲刷后退;5)河槽容积扩大等.上述演变特点具有内在紧密的联系,突出表现为河床冲淤自上而下的传递过程.北支泥沙倒灌是南支河床近期冲淤演变的主要驱动因子之一,而南支落潮水流优势和粉砂质河床边界条件,促使了主槽河床冲淤的自上而下传递.河槽容积的扩大则是河槽冲淤对流域来沙减小的响应结果.由于南支近期冲淤演变的内、外因子仍将存在,未来一段时间内,南支仍将延续近期的演变趋势.     

基于分层系数法与混合比法的长江口盐淡水混合规律研究

采用长江口4条入海汊道3个月的水文测验资料,研究长江口的盐度分布格局和盐淡水混合情况,运用分层系数法和混合比法对长江口实测盐度数据进行分析。结果表明:北支汊道的盐度最高,洪、枯变幅大,全年均为垂向均匀混合型;南支3条汊道盐度从高到低依次为南槽、北槽、北港;盐淡水混合强度从高到低依次为南槽、北槽、北港,这与长江口北港分流量大于北槽、北槽分流量大于南槽的格局相对应;枯季的混合强度大于洪季,大潮的混合强度大于小潮。盐淡水的混合强度呈周期性变化,涨急前后垂向混合程度最大,涨潮的混合强度高于落潮时的混合强度。     

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。     

台风路径对长江口各汊道波高的影响

基于第三代海浪数值模式SWAN,将Holland梯度风场和CCMP背景风场叠加作为输入风场驱动模型,模拟0515号"卡努"台风的波浪传播过程,通过Jason-1卫星数据对模拟的风速和波高进行验证。在此基础上,将"卡努"路径向东平移构造出8条不同的台风路径,对不同台风路径下长江口各汊道的波高分布进行研究。结果表明,当台风路径范围覆盖整个长江口时,长江口各汊道产生的波高值较大,从长江口西侧和东侧经过时影响较小。当台风靠近长江口口门处穿过时,口门附近的北支、北槽和北港河段波高值较大;当台风靠近长江口南支附近穿过时,南支和南港河段波高值较大。当台风横穿长江口时,台风对长江口波高的影响口门外大于口门内,口门外波高最大值达到2～3 m,口门内波高最大值为1～2 m。     

长江口北支河段演变分析及航道治理思路初探

长江口北支河段区域条件优越,发展潜力巨大,航道条件极为重要。掌握北支河段演变特点是北支航道治理的基础,探究航道治理思路是下步北支航道系统治理的重要技术支撑。通过收集长江口北支河段近年来的水文地形资料,分析该河段近期演变特点及其河道演变趋势,根据上、中、下段河道演变和航道条件变化情况,初步提出了各段的航道治理思路。研究表明,北支航道整治宜在已有河势控制工程的基础上,采取"深水深用、浅水浅用"的分段治理思路。     

长江口北支河道演变及其影响分析

长江口北支的长期围垦工程对河势造成巨大影响,致使河道萎缩淤浅,主要表现为河宽缩窄、水深变浅、水域面积和河槽容积减小、喇叭形形态明显等,其原因包括了潮汐、泥沙、分流分沙比等多种因素。北支河道面临水道萎缩、水沙倒灌、水质型缺水、生态环境质量下降的问题,可采取稳定河势、束窄河床、合理开发利用滩涂资源等方法实现北支的综合利用。     

长江口北支河道演变及航道开发利用初步分析

北支水道所处区域条件优越,具有巨大的开发潜力,作为长江口航道的重要组成部分,加快其综合开发利用具有重要的意义和作用。本文从多个方面对长江口北支河道近期演变情况、影响因素及演变趋势进行了分析。在此基础上,对北支水道航道条件进行了核查,明确了北支水道的碍航特性,进一步分段分析了开发利用北支水道的条件,提出潜在的航道整治工程措施。     

横沙岛东滩北港 北槽水域盐度分析

横沙岛东滩位于长江口,长江口河槽形态各异,河段河床演变复杂,盐水入侵及盐度分布非常复杂。利用Delft-3D模型的Flow模块,建立合理模型,对比分析长江口横沙岛东滩两侧的北港、北槽受咸潮入侵的影响程度,为东滩地块农业开发从外河取水灌溉方案提供参考。     

长江口南支河势演变模式分析

20世纪70年代以来,长江口南支河势呈现出良好的规律性变化,形成了自身相对稳定的演变模式。这种演变模式的构成既与南支边界条件的改变密切相关,也受上游下泄水沙的影响。以历年地形和水沙资料为基础,详细分析南支沙体与沙体之间、沙体与主槽之间的演变规律及影响关系,阐述上游水沙变化和周边工程对南支河势演变进程的影响,并对南支河势的演变模式作探讨性概括。     

《长江口航道发展规划》获批

本刊从交通运输部获悉,交通运输部不久前批准了《长江口航道发展规划》,这是长江口航道发展史上首个科学完整的规划。《规划》提出“力争用10～20年时间,建设成以长江口主航道为主体,北港、南槽及北支等航道组成的安全畅通、保障有利的现代化长江口航道体系”。《规划》范围是长江口徐六泾至长江口灯船,     

基于水深遥感的长江口南支演变趋势探讨

以长江口南支为研究区,对通过遥感影像反演出的1999年水下地形和该河段2002年实测水深,进行河道冲淤变化和沙体迁移分析。由分析结果结合近年长江河口来水来沙现状和南支河道特征、沙体迁移特征和水流特点,探讨长江口南支演变趋势及所需采取的相关治理措施。     

“十四五”期长江口航道建设发展重点思考

针对长江口航道发展问题,对航道面临的形势要求、现状条件进行研究,采用航道服务供给与实际需求对比分析的方法,剖析长江口航道总体通航能力、南槽航道通航水深、南港航道通航安全等方面存在的问题,提出优化北槽通航管理、推进南槽一期工程建设、研究北港航道开发建设、提升南港航道通航安全水平、谋划北支航道发展方向等建议,希望能为"十四五"期长江口航道建设发展提供参考。     

长江口北港重大工程对河势演变的影响

北港是长江口的二级入海汊道。近年来,北港修建了诸多水利工程,如南北港分流口固沙工程、青草沙围水工程和横沙东滩促淤圈围工程等,它们对北港河势有一定的稳定作用,但在流域来沙锐减的背景下,也带来一些新的潜在问题。分流口固沙工程的建设一定程度上增强了新桥通道南侧沙体的稳定性,但与此同时,由于扁担沙尾部继续向新桥通道挤压推移,导致北港分流比减小。青草沙水库建设后,北港上段继续冲刷,由于横沙通道的不断发展,致使北港主槽曲率进一步增大。北港拦门沙河段的淤积和横沙东滩的促淤圈围工程促使了北港北汊的发展,但该汊道中增强的涨潮流对青草沙水库"蓄淡避咸"产生了一定的影响。     

长江北支进口段演变特征及治理*

在历史演变分析的基础上,重点研究近年来长江北支进口段滩槽时空变化、成因和影响机制。利用数学模型,对进口段规划整治方案效果进行模拟研究。结果表明：受上游来水来沙条件变化、周边整治工程实施等综合影响,长江北支进口段拦门沙经历了舌状沙体→崇头暗沙→崇头沙的发展变化,北支进口入流条件恶化;沙体两侧深槽则呈现“十年河东、十年河西”交替变化的态势,目前主槽位于崇明侧,其走向与南支主流交角已达105°,主流流路极度弯曲。在北支中下段规划整治工程已实施的情况下,进口段的治理已成为北支兴衰的关键;北支进口段规划疏浚工程实施后,进口段流路有所归顺,北支分流比增加0.1%,工程实施有利于河势稳定,可达到治理目的。     

新形势下长江口南北港分汊口河段河势变化及治理策略*

长江口南北港分汊口河段历史上是长江口水域河势变化最频繁的区域之一。基于该河段历史河势演变规律,在 分析南北港分汊口治理效果的同时,对南北港分汊口工程兴建后新形势下长江口南北港分汊口河段河势变化趋势及治理策 略进行研究和探讨。结果表明：新形势下南北港分汊口河势仍存在不稳定的因素,突出表现在扁担沙沙体未经人工控制和 整治建筑物防冲抗刷压力增大;针对不稳定因素提出的治理方案经数学模型研究验证较为有效、可行。     

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。     

基于桥区水流数值模拟的桥墩对通航影响分析

建桥后桥墩会干扰桥区水流的流动,进而对桥区通航产生不利影响。为了保证桥区通航安全,有必要了解建桥前后桥区水流的变化情况。数值模拟方法是桥梁设计阶段分析建桥前后桥区水流变化及其对通航影响的一种有效方法。以长江河口地区为例,通过桥区水流数值模拟分析建桥对通航的影响。首先建立了长江河口段的江阴至青龙港(北支)、杨林(南支)河段的二维有限元水动力数学模型,并用实测的潮位和流速资料对模型进行了验证;随后以苏通大桥为例建立桥墩模型进行数值模拟,从建桥前后流速和流向的变化两方面分析了建桥对通航的影响,并计算了通航影响宽度。算例结果表明所采用的数值模拟方法及其软件具有工程实用性,可用于分析建桥对通航的影响。     

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。