钦州湾老人沙围垦水动力泥沙影响物理模型试验研究

钦州湾老人沙规划围海方案处于口门涨落潮通道的浅滩上,围垦会对钦州湾海域水动力和泥沙环境产生影响。借助于潮流泥沙物理模型试验,模拟整个钦州湾海域潮流情况,对规划方案流态、潮流场变化、港池航道泥沙淤积进行了模型试验研究。模型试验研究表明,在钦州湾涨、落潮通道浅滩处口门围海,虽然利用地形地貌顺水流布置,仍会造成通道内水流重新分配及湾内纳潮量减少,规划方案对钦州湾纳潮量影响均减小4%左右,港池航道平均回淤强度在0.19 m/a内。虽然优化围垦方案南端岸线形状可减少分汇流影响,但在钦州湾口门围垦还应慎重。     

基于FVCOM的象山港海域潮汐潮流与温盐结构特征数值模拟

基于有限体积法的FVCOM模型,建立了象山港海域的三维潮汐潮流和温盐数值模型,计算中考虑了潮流、风、太阳辐射和径流因素的影响。模拟结果与2009年的监测资料进行了对比验证,结果表明建立的模型可以模拟该海域的水流运动和温盐分布特征。通过对数值结果分析得到了该海域的同潮图、潮流椭圆图、潮流性质和温盐分布等。结果表明,象山港的潮汐属于非正规半日浅海潮;M2分潮流椭圆长轴从口门到湾顶逐渐减小,其走向与岸线的方向基本一致;狭湾内呈现往复流特征而口门外开阔海域呈旋转流特征。湾口和湾顶部有着显著的温度差和盐度差,海水温度由湾口向湾顶部逐渐增大,盐度分布则正好相反。狭湾内距离湾口不同位置的横向温度、盐度垂向分布结构特征各不相同。     

福建围头湾悬沙输移机制分析

根据福建围头湾大潮期间潮汐、潮流、悬沙实测资料,分析水流输运,同时利用机制分解法,将悬沙净输移通量分解为平流项、潮泵效应项和垂向净环流输移项,对悬沙输移的动力机制进行分析讨论。结果表明:金门岛东侧余流,部分流向湾口,部分流向安海湾。金门岛与大嶝岛之间的余流,沿涨潮流向湾内,悬沙净输移方向和余流方向保持一致;平流输沙对悬沙净输移起主导作用;水域潮泵输沙贡献较大;垂向净环流输沙影响较小。     

海南岛三亚湾水文泥沙基本特性分析

本文基于多站位同步现场水沙观测资料对三亚湾水文、泥沙基本特性展开了探讨。结果表明:(1)三亚湾潮汐以O1、K1和M2分潮为主,潮汐性质属不规则全日潮。(2)三亚湾内水流流向主要受地形约束,往复流特征显著,主流向与等岸线大致平行。(3)正常天气条件下,三亚湾内实测余流在0.01~0.07m/s之间,三亚湾内整体余流方向为向外海方向。(4)三亚湾内潮流自表层以下垂向上基本遵循对数分布规律。(5)正常天气条件下,湾内水体含沙量整体较低,但各测点间含沙量略有差异,越靠近三亚河口水体含沙量越高。(6)三亚湾内表层沉积物颗粒组成较为均一,属粘土质粉砂。各测点表层沉积物中值粒径介于11~16um区间,粘土组分平均占23.8%,粉砂质组分平均占63.8%,砂质组分平均占12.3%。     

砂坝潟湖海湾水交换能力的数值模拟研究——以茂名博贺湾为例

茂名博贺湾为典型砂坝潟湖海湾,除湾口深槽外湾内水深普遍较小,海湾水交换条件良好。文章建立了覆盖博贺湾及其附近水域的平面二维潮流数学模型,在对近期实测水文资料验证的基础上,模拟了博贺湾水交换过程及其动力机制,分析了海湾的潮流、纳潮量和水交换特征。模拟结果表明:落潮期间湾内大片浅滩露出水面,在大潮水情下一个全日潮过程中的交换率达到69%,海湾水交换能力较强;博贺港规划实施后,湾内纳潮量减小16.4%,水交换速率在示踪剂投放初期会比现状条件弱一些,但后期水交换情况基本与现状一致。博贺港规划建设对博贺湾水交换能力影响总体较小。     

磅逊湾内电业码头工程建设对周围水域水动力的影响

文章以柬埔寨某码头工程为背景,建立了基于无结构化三角形网格的潮流数值模型,在对模型进行验证的基础上,对多湾级、岬湾相间海岸上码头工程布置的可行性以及码头工程实施对周围水域水动力的影响进行了模拟研究。结果表明:采用透空结构的两方案实施后产生的影响是局部的,不会改变磅逊湾海域整体潮流运动特征,岸边围海造陆规模较小,对湾内流场将不会产生影响,也不会引起湾内水流动力的改变。从潮流动力的变化和分布来看,工程布置是可行的。     

强潮海湾围垦工程对水动力的影响

近年来,经济需求、土地资源紧缺加上沿海地区大量可供围垦的滩涂,掀起了数次围填海热潮,给附近海域的环境带来不可逆转的影响,潮差越大的海域对围填海响应也越显著。强潮多汊道海湾主要受潮流控制,以一定的自我调节响应围填海带来的岸线变动、滩涂减少等变化,一旦围填海强度超过其自身调节能力,潮汐汊道将有消亡危险。三门湾是一个典型的半封闭式强潮多汊道海湾,湾内多级港汊深嵌内陆并与大面积舌状潮滩相间排列,长期以来的大规模围填海大大减少了三门湾潮容量,改变了湾内的水动力环境。     

基于GNOME和EFDC模型的溢油数值模拟研究——以湄洲湾为例

为了研究溢油发生后的扩散过程,尤其是在近海峡湾内的漂移扩散,采用EFDC(Environmental Fluid Dynamics Computer Code)模型架构了潮流场,采用国际流行的GNOME(General NOAA Oil Modeling Environment)模型读取计算流场并代入设计风速,计算了湄洲湾内湾某假想溢油点发生溢油后,不同工况下的溢油漂移扩散过程。研究结果表明:峡湾内溢油漂移扩散过程在一个潮周期中转流时刻油膜面积迅速扩大;溢油发生于高潮期间的扩散范围远大于低潮,湾底的溢油油膜可以在一个大潮过程遍布整个湄洲湾;风对溢油漂移的影响非常明显,5m/s的风速即能够明显改变溢油的漂移方向。建议在海湾海岸线利用整体规划中增加关键节点区域的溢油拦截设备储备研究,尤其需考虑到常风向的对岸面的溢油防护。     

防城港码头工程前后潮流场的数值模拟

基于双时间层的有限差分方法(ADI),建立了水深平均二维浅水潮流数学模型,采用逆风格式和追赶法求解二维浅水方程,在对模型进行潮位验证和潮流验证的基础上,对防城港码头工程实施前后的潮流场进行了数值模拟研究。研究表明:该工程建设不会减少湾内纳潮量,不会对海域水动力学条件产生较大影响,只会对码头附近产生较小影响。     

杭州湾及洋山深水港动力和泥沙条件分析

杭州湾为强潮河口湾,在杭州湾喇叭口地形条件下,向湾内潮流逐渐增强。杭州湾水体泥沙主要来源于长江口,由于众多岛屿的掩护作用,湾内泥沙输移主要受控于潮流。洋山深水港水域动力和泥沙条件基本也遵循上述规律。杭州湾海域总体上呈冲淤基本平衡、略有淤积形势。据此分析了洋山深水港水域动力和泥沙输移特点,总结出深水港方案规划的16字方针:"封堵汊道、归顺水流、减少回淤、航行安全"。     

港珠澳大桥建设对水沙环境影响数学模型研究—I. 模型的建立和验证

针对港珠澳大桥工程和其所在海区的特点,基于TK-2D软件建立了不规则三角形网格的伶仃洋内外海域大范围二维潮流泥沙数学模型和大桥工程区附近的小范围局部细化的二维潮流泥沙数学模型,根据现场实测资料对模型进行了充分的验证,分析了工程海区的潮流悬沙特征,为进一步论证港珠澳大桥建设方案对工程海区的影响奠定了基础。     

巴基斯坦瓜达尔港泥沙淤积规律研究

利用现场实测资料,对工程海区的潮汐、潮流、风、波浪、含沙量及底质等自然条件进行了对比分析,并结合潮流和波浪数值模拟结果,利用经验公式计算方法,对不同建港方案的年淤积量及一次大风天气情况下悬沙和推移质泥沙淤强分布和淤积量进行了研究,同时就该工程对渔港泥沙淤积的影响作了阐述。     

海龙湾二维潮流场数值模拟

建立了平面二维潮流场模型,采用MADI有限差分方法进行离散求解,利用动边界处理边滩以及心滩随水位升降产生的边界变动问题,对工程海域的潮流场进行数值模拟,并采用两套网格计算方案、使用加密网格,深入进行潮流场的研究分析。验证结果表明,计算的潮位和潮流过程与实测过程吻合较好,为海龙湾工程开发利用提供了科学依据。     

钦州湾波浪条件数值模拟研究

通过三娘湾海洋站风浪资料得出外海波要素,应用风区推算、抛物型缓坡方程、Boussinesq方程建立数学模型,对钦州湾港区波浪条件进行模拟计算,得出钦州湾波浪的波浪场状况。     

台州港黄礁港区悬沙输移规律研究

采用经过水沙验证的潮流泥沙数学模型,模拟了大港湾水域的水沙运动特点,计算了港池泥沙回淤量。模拟结果表明,港池泥沙来源主要为大港湾后方浅滩落潮流挟沙;港池口门处的防波堤对减轻港池泥沙回淤的效果并不显著,港池后方修建围堰可使港池回淤量减小2/3;围堰阻挡了浅滩泥沙进入港池的通道。同时大港湾形成的半封闭港池具有流弱、沙少、回淤较轻的特点,经过相应的工程措施可成为一个优良的港湾。     

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。     

海湾电厂三维斜压水流和温排水数值模拟

考虑海湾地区水体密度分布不均所引起的密度梯度和斜压效应,建立正交曲线坐标下基于σ坐标的三维斜压水流和温排水数学模型。将该模型应用于象山湾内某电厂的温排水运动特性研究,计算所得的潮位和流速与原体观测资料吻合良好,所得温排水的温升范围以排水口为中心,随湾内涨、落潮呈带状分布,排水口近区热分层现象明显,温升分布计算结果与物理模型试验结果趋势一致。     

港珠澳大桥建设对水沙环境影响数学模型研究——II. 模型的应用

对港珠澳大桥工程方案实施后潮流泥沙进行数值模拟,将桥墩附近网格进行加密处理,把桥墩本身刻画为固边界。根据数值模拟结果,对大桥工程实施后附近海区潮位、流速和潮量变化及水下地形冲淤变化进行了分析,研究结果表明,港珠澳大桥对伶仃洋海域潮流泥沙影响仅限于大桥附近,对伶仃洋滩槽格局没有影响,对伶仃航道没有负面影响。     

Modelling physical processes of haline stratification in ROFIs with application to the Rhine outflow region

A physical and numerical study is made of the processes governing the stratification and circulation in ROFIs (Regions of Freshwater Influence) where there is an important impact of wind and tides. Observations in the Rhine ROFI showed that the salinity field consists of a mean and a tidally oscillating part. The physical processes are first analysed using the analytical solutions from a one-dimensional two-layer model. A justification is given for the neglection of non-linear advective terms in the equations of momentum and salinity. The dimensionless forms of the solutions can be expressed in terms of a series of dimensionless numbers. It is shown in particular that stratification and cross-shore circulation largely depend on the balance between rotation and turbulent diffusion, which depends in turn on parameters such as the Ekman number, the bottom friction coefficient, the eddy viscosity ratio and the depth of the layer interface. Surface winds either enhance or destroy stratification depending on the wind angle. The response to wind forcing is discussed using classical Ekman theory. To verify the analytical theory numerical tests are performed with a point model including an advanced turbulence closure scheme. Differences arise due to the non-linear interaction between turbulence on the one hand and current shear and stratification on the other hand. It is shown in particular that the amplitude of the tidal forcing and the off-shore horizontal salinity gradient strongly affect the semi-diurnal and semi-monthly variation of stratification. The effect of the wind is found to be in good agreement with the analysis of the two-layer model. Finally, the numerical model is compared with existing observational data in the Rhine ROFI for October 1990.