长江口北槽深水航道回淤量计算模型研究*

把长江口北槽深水航道内2012年洪枯季两次、大中小潮的观测资料以及对应时段的航道回淤量等实测数据,引入到常用的近底层泥沙通量计算模型中,通过选取和率定其中主要的模型计算参数以及率定人工维护条件下航道内底层泥沙的沉降概率,最终建立了一个适合长江口北槽深水航道回淤量计算的数值模型,并利用洪枯季航道回淤的实测资料对该计算模型进行验证,得到较符合的结果。     

长江下游福姜沙水道深水航道维护特性分析*

针对福姜沙水道深水航道维护特性问题,采用航道演变、水沙运动基本理论和实测维护量资料分析相结合的研究手段,重点研究福姜沙水道近期航道维护量分布及其响应变化特征。研究表明,在多年自然演变和人工治理工程控制作用下,福姜沙水道已形成福中、福北和福南3条靠疏浚维护的航道并存的态势。上游径流量与航道内疏浚浅区回淤量总体呈良好的正相关关系,航槽疏浚区呈现洪季回淤快、枯季回淤慢的特点。建议下阶段加强福北水道减淤措施研究。     

长江口北槽河槽地形变化及深水航道回淤特征分析

以长江口北槽航道为研究对象,利用1997年12月~2013年2月多年实测水深资料和北槽深水航道一期工程开通以来维护疏浚资料,采用统计分析与对比方法分析了北槽河槽多年来的地形冲淤变化和一、二、三期航道航槽回淤特征。研究结果显示:(1)在此期间,在北槽上段北侧滩面和坝田大范围淤积,下段南侧滩面和坝田大范围淤积,北槽拐弯段为北槽淤积集中区域,河槽向窄深方向发展;(2)北槽航道年回淤量大,三期12.5 m航道期间,北槽航道年回淤量在6 400万m3左右;(3)北槽航道回淤沿程分布差异大,北槽中段(H~O疏浚单元)的回淤量占北槽航道段回淤量的70%左右;(4)北槽航道洪季和枯季回淤差异大,洪季期间的回淤量占全年该段航道回淤量的80%以上;(5)北槽航道南北回淤差异大,南侧淤积高于北侧淤积400~1 300万m3;(6)北槽12.5 m航道与10 m航道相比,全年回淤量有较大增加,洪季期间的回淤比重有所增大,北槽中段回淤峰值更加突出,略有所下移。     

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。     

开敞海域淤泥质深水航道设计年回淤量计算方法及应用

连云港港深水航道是开敞海域淤泥质浅滩深水航道的典型。航道回淤规律和实践表明,连云港淤泥质浅滩深水航道中风天回淤量为航道回淤的主体,占年回淤总量的60%左右。由于中风天频率年际变化较大,导致航道年际回淤水平变幅较大。现有设计回淤量计算模式均未考虑风天分级。提出了“按小、中、大3个概化波浪动力计算回淤强度、再组合各自波浪频率得到设计回淤量”的开敞海域淤泥质浅滩深水航道设计年回淤量计算方法。该方法能够较为合理地体现全年波浪水平和波浪频率年际间差异对年回淤量的影响程度,显著提高了设计年回淤量预报精度,为合理确定开敞海域淤泥质浅滩深水航道的设计年回淤量水平和变化范围、正确评价航道的稳定性和技术可行性提供科学依据。经连云港区25万吨级航道和徐圩港区10万吨级航道工程实践检验,预报回淤量与实际回淤量偏差不超过25%。     

长江口深水航道大风骤淤量的统计与分析

搜集整理了长江口2008—2013年对长江口影响较大的台风资料以及航道的回淤资料。目前,没有长江口深水航道大风骤淤量的现场实测资料,也没有比较科学合理的航道骤淤统计方法,为此,提出基于目前实测资料基础上的航道大风骤淤量的统计方法。利用此方法对长江口深水航道2008—2013年的大风骤淤量进行统计分析。     

长江口航道疏浚土利用至横沙浅滩数值模拟研究*

针对2020年后长江口深水航道疏浚土全部外抛至海洋倾倒区造成疏浚土资源浪费的问题,利用三维潮流泥沙数学模型SHIWM-3D对疏浚土综合利用至横沙浅滩进行固沙保滩的方案进行了数值模拟,综合分析横沙浅滩流态分布、泥沙输运扩散情况、疏浚土落淤效果以及对深水航道回淤的影响。结果表明：1）航道疏浚土吹泥上滩后部分泥沙直接落淤,部分泥沙则随涨落潮流扩散输运。2）横沙浅滩区域大潮期间呈现冲刷状态,小潮期间呈现淤积状态,疏浚土在浅滩总体表现为淤积。3）航道疏浚土吹泥上滩至横沙浅滩区域对深水航道的回淤影响不大。4）长江口航道疏浚土利用至横沙浅滩的方案是可行的,是解决2020年以后长江口航道疏浚土综合利用的可持续发展方向之一。     

长江口深水航道回淤量预测数学模型的开发及应用

通过对长江口径流、潮流和波浪共同作用下的泥沙运动规律的研究,开发并建立了长江口全沙(悬沙和底沙)数学模型.大量实测资料验证表明,该数学模型可以较好地模拟长江口地区的潮位、流速、流向、含沙量、底沙、分流比、南北槽地形变化和台风暴潮造成的航道骤淤情况.在此基础上采用全沙模型研究了长江口深水航道治理工程一、二、三期工程实施后航道的年回淤量和回淤分布以及发生"二碰头"和"三碰头"时的航道回淤量.一、二期工程建成后的航道实测回淤资料表明,全沙数学模型所预报的航道回淤分布和淤积总量与实测值相当接近.     

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。     

连云港港区环抱式防波堤对航道回淤的影响

针对连云港港区25万吨级进港航道回淤总量小于15万吨级的现象,从航道回淤实测资料、工程前后水动力环境等入手,借助于潮流数学模型,研究了该现象产生的原因。研究结果表明:疏浚工程和环抱式防波堤工程均会对进港航道的回淤产生一定的影响,但防波堤的影响起主要作用。疏浚工程导致航道流速以减弱为主,因而使得航道回淤略有增加;而环抱式防波堤工程,将使口门附近流速显著增加,从而导致进港航道回淤大幅减小。此外,环抱式防波堤的掩护作用,在很大程度上阻挡了泥沙进入港区,从而使口内航道段回淤也大幅降低。     

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。     

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。     

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。     

石浦港下湾门航道工程潮流数值模拟研究

依据最新的水文实测资料,对石浦港的潮汐潮流特征进行了分析;并建立了基于不规则三角形网格的二维潮流数学模型,根据实测资料对模型进行了验证。在验证的基础上,对下湾门5万t级航道工程(开挖及炸礁通航)实施前后的流场进行了数值模拟计算,根据计算结果对工程前后的潮流特征及其变化进行了分析。研究结果表明:(1)工程海区潮汐属于正规半日潮类型,潮流性质属正规半日潮流型,潮流运动呈往复流形式;(2)岸线走向与涨落潮流走向基本一致;(3)航道总体挖深较小,流速变化很小,并未改变大范围海域潮流运动整体特征;开挖段航道流速呈减小的趋势,深槽水域流速呈增加趋势;(4)炸礁使得口门处航道轴线水域的流场趋于平顺,流向与航道走向基本一致,对周边流场基本没有影响;(5)方案实施后,对潮位变化无影响;下湾门口门处潮量增加,而其他口门潮量降低;(6)航道转弯位置、进港口门以及外海航道处横流较强,其他区段横流较弱。     

新型箱式采泥器研制及在长江口航道回淤研究中的应用

为获取河床沉积物原状样品,研制一种新型箱式采泥器,并在长江口12.5 m深水航道回淤研究中开展应用。结果表明:新型箱式采泥器密封性好、适应性强、成功率高、样品量多且保持原状。新型箱式采泥器采集的原状样品揭示出长江口南港北槽河床沉积物包括沙、泥、沙泥混合、沙泥分层4类,沉积物类型及变化特征反映了泥沙来源和沉积过程。基于沉积物原状样品粒度参数,开展南港底沙输运趋势研究及底沙对深水航道淤积影响的定量估算。     

Numerical simulation of the barotropic tides in the Tunisian Shelf and the Strait of Sicily

We have investigated the barotropic tides in the Tunisian shelf and the Strait of Sicily using the Regional Ocean Modelling System (ROMS) with very high-resolution. Model performance was evaluated with respect to tide gauge, satellite data, and current meter measurements. The model fields faithfully reproduced the major feature of the barotropic tidal currents and agreed well with existing tidal elevation and phase observations. General features for the various semidiurnal constituents are nearly similar to each other with maximum amplitude in the Gulf of Gabes. The larger tidal currents occur over the continental shelves. In the Adventure Bank, the current is essentially of diurnal type whereas in the Gulf of Gabes it is of semidiurnal type.Tidal energy lost, which is primarily due to bottom stress dissipation, is predominantly in the Gulf of Gabes ( 61%), the Strait of Sicily, and the Strait of Messina. The forcing function for internal tides shows for both M₂ and K₁ constituents, significant spatial variability in the Strait of Sicily. This suggests that some internal tides will be generated in these regions and could thus explain the observed strong diurnal internal waves in the Adventure Bank.     

长江口南支南港的北槽枯季水体中混合、层化与潮汐应变*

2010年1月1日至10日在长江口南支南港北槽航道弯道段内3个水文测站位CS1、CSW和CS8,观测得到大、中、 小潮的潮位、流速、盐度和含沙量的时间序列。这些资料揭示了由盐度和含沙量引起的垂向层化的大、小潮和涨、落潮的 潮周期变化特性。为定量了解航道弯道段水体的垂向混合程度,采用考虑含沙量后的水体密度来估算其梯度Richardson数 (Ri)。在转流时刻,CS1和CSW站位的量级为101 ~ 102,水体呈现层化状态;在涨急、落急时,Ri量级为10-2 ~ 10-1,水体呈 现强混合状态。CS8站位涨潮时的Ri在0.25~5,落潮时平均为10-2量级。3个水文测站位,涨潮时的层化均强于落潮时;大潮 时的层化程度最强,而小潮时的层化持续时间最长; 均存在潮汐应变的现象,且以非持久性的SIPS层化为主。采用Simpson 等[2]的公式,估算了长江口北槽航道弯道段内水体由河口环流、潮汐应变和潮汐搅动引起的势能变化率。潮汐应变是水体 层化的主要动力机制,而河口环流引起的势能变化率比潮汐应变和潮汐搅动引起的小102 ~ 103量级。     

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。     

天津港外航道水动力条件及工程泥沙淤积研究

依据最新的水文、泥沙实测资料,利用风浪潮流泥沙数值模型对开挖深水航道泥沙淤积情况进行了计算。根据近年来现场实测水文、泥沙资料,结合本项研究工作进行了统计分析,为数模计算提供参数;建立了多重嵌套潮流数学模型,计算正常天气下工程实施前、后的海域潮流场分布情况;建立了海域风浪过程计算模型和泥沙运动模型,将波浪、潮流、泥沙模型耦合,计算了在年均含沙量的风浪条件作用下所造成的回淤情况,给出了航道建成后的年淤积分布情况。提出了天津港南、北防波堤延伸到16 0后的航道的淤强分布特征,从泥沙方面为航道的开挖提供了设计依据。