钦州湾水道稳定性的初步研究

钦州湾发育有东、中、西3条涨、落潮水道和相间分布的潮流沙脊.钦州港的东、西两个航道即分别位于东、西水道内.分析航道的多次大规模浚深和拓宽对周围浅滩和沙脊的冲淤影响以及水道的稳定性变化.认为不合理的围填造陆、海砂开采和其它海岸工程活动可能深刻影响钦州湾的整体演变过程,不利于3条水道的稳定.对此作了初步的探讨.     

广州出海航道三期工程对内伶仃洋滩槽演变的影响

广州出海航道三期及其配套项目工程是伶仃洋水域内的一项重大工程,工程实施前,必须要研究和论证工程建设对伶仃洋水域内的泥沙输移和滩槽演变的影响.根据二维潮流泥沙数学模型计算分析,工程会对蕉门延伸段下段、伶仃洋西滩、西槽等冲淤变化有一定影响,对蕉门延伸段上段和凫洲水道及龙穴岛以东水域冲淤变化影响不大.从长期滩槽演变趋势来看,工程后近20a内,凫洲水道、蕉门延伸段以及内伶仃洋水域内冲淤演变规律不会发生大的变化,冲淤速率逐渐放缓,伶仃洋三滩两槽的格局将继续维持不变.     

三峡蓄水后鲤鱼山水道演变对航道的影响与对策研究

三峡蓄水后改变了长江中游许多放宽河段原有冲淤规律,导致航道条件出现不利变化。通过对三峡蓄水后鲤鱼山水道洲滩演变的分析,研究了洲滩间的关系,揭示了河段洲滩演变与航道变化之间的关系,明确了近期河段航道不利变化是三峡蓄水影响下黄莲洲频繁冲淤、南槽冲刷发育、厍家湾边滩低滩周期性冲淤变化综合作用的结果,并据此提出稳定北槽边界,增强主航道枯水水动力条件的治理对策。     

长江中游鲤鱼山水道滩槽调整原因及趋势分析

长江中游鲤鱼山水道为微弯放宽河段,受两岸山矶节点控制,洪水河势较稳定,但近期中枯水滩槽形态变化明显,对航运及岸线利用产生不利影响。文章在广泛收集实测地形、水文、泥沙资料的基础上,结合数值模拟,对鲤鱼山水道河床演变特点、水力输沙特性进行了分析,对滩槽调整原因、河床演变趋势进行了探讨。研究结果表明,1998、1999年特大洪水以及三峡工程蓄水后来沙大幅度减少的先后影响,是鲤鱼山水道由单一河槽转化为枯水双槽的主要原因。今后,该河段总体河势格局不变,河道仍能维持枯水双槽、北槽为主的滩槽形势,但黄莲洲心滩呈冲刷之势、厍家湾边滩冲淤交替,北槽航道条件难以稳定。     

开辟泉州湾3万吨级航道工程可行性研究

综合分析论证了泉州湾港口航道现状及发展、吞吐量发展、海湾海床演变、航槽稳定性、挖槽回淤及航道开发的天然条件，认为开辟泉州湾3万吨级航道工程是迫切的，而且是可能的。     

江苏如东人工岛建设对周边水动力及泥沙冲淤的影响

在南黄海辐射沙洲这样一个水动力和泥沙环境都相当复杂的区域建设浅水人工岛,不仅要考虑人工岛本身的稳定型问题,还要深入地认识浅水人工岛建设引起的流场和泥沙冲淤是否造成目前潮流动力场和"水道—沙洲"系统格局的较大变异、自然演变的趋势性过程是否因人工岛建设而加速或逆转。通过整体潮流泥沙物理模型研究了西太阳沙人工岛工程对滩槽演变趋势的影响和工程区滩冲槽淤的短期波动,探讨了如东人工岛工程建设后,岛周围水动力和泥砂冲淤的变化规律,提出了相应的防冲措施。结果表明,拟建人工岛工程建设引起的水流动力变化主要在西太阳沙附近的浅水区,并局限在1.5倍人工岛直径范围内,对邻近水道深槽区的潮流动力没有影响。人工岛工程没有改变西太阳沙周边各水道潮流动力场格局,没有引致水道间潮流动力此消彼长的变化、未改变控制西太阳沙"水道-沙洲"系统演变的动力泥沙环境,西太阳沙核心部位的稳定主要取决于西太阳沙北侧潮流动力增强的自然演变过程。就人工岛建设而言,东北岛壁前沿有效的防冲护底措施对沙洲核心部位稳定和减少北水道深槽淤积泥沙来源均有积极意义。     

清水下泄条件下芦家河水道沙泓进口淤沙浅滩形成机理研究

三峡蓄水以来,清水下泄条件下芦家河水道发生明显冲刷,受河段边界条件、水动力条件、来水来沙条件影响,近年来沙泓进口河段泥沙淤积逐渐开始形成新的浅滩。分析了芦家河水道河道形态、水文泥沙、冲淤演变以及洲滩变化特征,在此基础上,结合河床演变机理,分析了芦家河水道沙泓进口淤沙浅滩主要影响因素,并对芦家河沙泓进口泥沙冲淤变化、滩槽变化以及水流条件变化趋势进行了预测。     

长江下游黑沙洲南水道河床演变及碍航特性

依据河道实测水文、地形资料对长江下游黑沙洲水道河床演变和碍航特性进行深入分析,初步提出该河段的航道整治思路。分析表明:大水年尤其是特大洪水年,河床冲淤变化相对较大,南水道过渡段左槽冲刷、右槽中下段淤积现象明显。主要原因是洪水期南水道过渡段漫滩水流增强,左槽分流沿程增加、右槽分流沿程减小,江中心滩束流作用有限,处于缓流区的右槽下段输沙能力不足,汛后冲刷不充分。航道整治的基本思路为稳定相对有利的滩槽格局,拦截漫滩水流、限制左槽的进一步冲刷发展、增强南水道右槽水流的冲刷能力。     

长江口深水航道三期工程北槽演变特征及航道回淤部分原因分析*

对长江口深水航道三期2004—2007年工程期间的北槽河势演变进行了分析总结。分析表明北槽总体上呈现了拦 门沙区域的“洪淤枯冲”规律,而且北槽上段北滩地一直淤积,W3附近南滩地一直发生淤涨,导致滩地坡度较大,且航道 南侧滩槽水深比和航道回淤量非线性负相关性非常强。 W3附近南滩一直淤积、滩槽水深比小、滩地坡度大、8 m线宽度最 小等因素是使近底高含沙水体易进入航道导致北槽中段回淤量大的部分原因。     

长江下游牧鹅洲水道河床演变特征及航道条件分析

随着三峡水库持续运行,下游河段造床规律较以往有所变化,河床进行冲淤调整。基于牧鹅洲洲水道三峡蓄水后2003—2016年原型观测资料,分析蓄水后该水道河床的冲淤变化情况。结果表明,该水道呈中高滩冲刷、低滩淤积、河槽有冲有淤的态势,这可能给本水道自身较好的航道边界条件带来不利影响,同时极可能影响下游湖广水道进流条件。在此基础上,对本水道航道条件变化趋势进行预测,认为目前比较优良的航道条件在自然作用下可能向不利方向发展,为本水道航道治理思路的形成和工程设计提供参考。     

钦州湾湾口填海对茅尾海水交换能力的影响

以溶解态的保守物质作为示踪剂,建立茅尾海水交换平面二维数学模型,采用开边界污染物浓度梯度与内侧一致假定考虑了边界污染物回归,计算分析了钦州湾湾口两侧大范围填海工程对茅尾海纳潮量和水体半交换周期的影响情况。研究表明：龙门海峡通道顺畅是维持茅尾海纳潮量的关键因素,湾口宽度保持9.4 km以上茅尾海内纳潮量和水体半交换周期基本不受湾口填海工程影响。     

Bathymetric influences on the lower Chesapeake Bay hydrography

Observations of salinity and density in the lower Chesapeake Bay are used to describe the bathymetric influence on the transverse hydrographic structure in the area. Current velocity observations of high spatial resolution are also used to relate the flow structure to the hydrographic structure. Tidal flow characteristics in the lower bay are affected by the combination of bathymetry and hydrography. Increased stratification over channels relative to shoals may increase M₂ ellipticity with depth over channels but not over shoals. It is found that three consistent hydrographie features can be related to the transverse structure of the longitudinal flow: (1) persistent stratification over channels due to differential tidal advection of density gradients, (2) development of bottom front separating net inflows from net outflows at the region south of Chesapeake Channel, and (3) outflow of low salinity water at the northern end of a lower bay section. Based on these hydrographie features, two basic hydrographic regimes are proposed to exist throughout the year in the lower Chesapeake Bay: (1) a low buoyancy-high mixing energy regime of stratification restricted to channels, a northward monotonical increase in salinity, and a weak bottom front, and (2) a high buoyancy-weak mixing energy regime of stratified conditions everywhere, a large region of northward salinity decrease at the northern half of the section, and a robust bottom front. The dynamics in the transverse direction for the former regime is ageostrophic, and in the latter regime the contribution by geostrophy is approximately 50% as bathymetric influences become less evident.     

伶仃洋滩槽演变及其发展趋势

伶汀洋水面开阔 ,岛屿众多 ;径流来水来沙量大 ,入汇口门多而分布不均匀 ;潮汐弱 ,潮流强弱平面分布不均匀 ,因而造就了当今的三滩两槽的淤积形态。两槽的形成与中滩的发育演变相辅相成 ,随着东、西滩淤积抬高和中滩淤积南移 ,必将导致东槽南段的西南汊进、排水能力不断减小 ;与此同时西槽北端因西滩的挤逼和推移质淤积也将日益萎缩 ,中滩北段漫流日益增强 ,必将导致切滩夺主 ,在伶仃浅滩与拦江沙之间将重新冲开通道。顺应滩槽演变趋势 ,因势利导 ,挖通拦江沙与伶仃浅滩间的沙梗 ,不仅可使伶仃洋航道收“一劳永逸”和事半功倍之效 ,而且还可提高排沙能力 ,使伶仃洋延年益寿     

长江口横沙东滩建港水动力泥沙环境三维数值模拟

横沙东滩是横沙岛东侧的大型水下浅滩,与崇明东滩、九段沙同为长江河口拦门沙地区的3大浅滩之一;长期以来位置和海床均十分稳定,是建设挖入式港池的理想区域。利用三维潮流泥沙数学模型从水动力、泥沙输运角度对长江口横沙浅滩建设挖入式港池方案进行数值模拟研究,分析了工程前后潮流泥沙变化,为横沙东滩建港及影响分析提供科学依据。     

南通港洋口港区总体规划方案潮流数学模型研究

使用TK-2D软件建立了南通港洋口港区所在海区的基于不规则三角形网格的潮流数学模型,在根据现场实测资料对模型进行了充分验证的基础上,对南通港洋口港总体规划方案进行了潮流场模拟研究。根据模拟计算结果,对总体规划方案实施后对附近主要水道(烂沙洋南水道、烂沙洋中水道、烂沙洋北水道、小洋港水道)的影响进行了分析,从潮流动力角度论证了总体规划方案的可行性。研究结果表明:(1)该海区潮流动力强劲,表现为顺深槽的往复流动,潮流动力维持着该海区的滩槽格局;(2)总体规划方案对工程附近海区的各主要水道潮流动力影响很小,各水道会继续维持其存在,总体规划方案是可行的。     

钦州湾围滩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,通过建立钦州湾二维潮流数值模型重现钦州湾的潮位和潮流变化状况。模拟结果与同步进行的岸边潮位及海上潮流的观测值校验结果表明,实测潮位资料与对应时间的计算结果吻合良好,实测潮流与对应时间的计算结果十分接近。模拟计算结果真实地反映钦州湾的潮位变化和潮流运动状况。钦州湾围滩工程实施前后的潮流场数值模拟研究结果表明该工程建设不会对海域水动力学条件产生较大影响。     

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。     

实测数据和数值模拟相结合的办法计算海湾纳潮量

通过在胶州湾口连续25h走航观测得到每次走航通过湾口的流量，计算出每个潮汐过程通过湾口的总流量，即纳潮量。应用POM模式模拟相应时间的潮汐潮流，计算得到模拟的纳潮量值。比较二者计算值，并根据模拟30d纳潮量的平均值，计算得出胶州湾纳潮量约为8．943亿m^2。本研究提出一种计算海湾纳潮量的新方法，可供计算海湾纳潮量时参考。     

航道工程三维辅助疏浚设计系统的开发与应用

为提高航道工程疏浚设计的效率和工程量统计精度,在港口工程数字化智能化勘察设计集成系统(HIDAS)部分研究成果的基础上,开发了航道工程三维辅助疏浚设计系统。该系统结合三维地质模型和三维CAD技术,提供参数化智能建模、开挖工程量自动统计、批量生成开挖断面图等功能。将其应用到钦州港东航道扩建工程的疏浚设计过程中,实现了根据不同土质选择不同开挖边坡坡比、不同超深超宽参数自动生成设计断面,分航段、分土类统计开挖工程量、超深工程量、超宽工程量,分航段批量自动生成CAD格式的开挖断面图,大幅度提高了设计效率和质量。     

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。