鸭绿江河口潮流泥沙数值模拟

在分析鸭绿江河口实测水文泥沙资料的基础上,采用MIKE21 FM模块建立了基于多重嵌套网格模式的河口潮流场和泥沙场数学模型,模型范围为上游丹东市的江桥至河口江海分界线以外6~7 m等深线附近,并对2个潮位站、15个流速流向和含沙量测站进行了验证,对现状条件下的河口水域流场和泥沙场进行了数值模拟与分析。研究结果表明:落潮流速一般大于涨潮,沿程变化上浪头港以下2 km附近及斗流浦航槽内平均流速较大,至河口段水面逐渐放宽,致使落潮水流流速有减小趋势;含沙量沿程呈递增趋势,最大含沙量出现在各分汊水道的上口,即斗流浦水域。     

舟山岛域围垦对邻近水道泥沙运动和海床演变影响分析

舟山海域岛域围垦与一般近岸滩涂围垦不尽相同,具有地理位置和水动力环境的特殊性。采用舟山钓梁围垦区附近海域不同时期的水下地形资料,并结合邻近螺门渔港水道围垦前后2个时期的水文泥沙调查资料,对岛域围垦环境下水道附近海域泥沙动力和海床冲淤变化特征进行了分析。结果表明,岛域围垦后螺门渔港水道潮汐变化并不显著,但是潮流流速大幅度减少,潮流挟沙能力随之减弱,净输沙量减少了90.1%,且净输沙方向由落潮方向变成涨潮方向。泥沙动力条件的改变促使水道及附近海域海床冲淤环境发生根本性变化,由围垦前槽冲滩淤演变为围垦后大幅度淤积,水道最大淤积厚度可达26 m。根据分析认为,围垦工程改变了水道悬沙的输移沉降模式,围垦前大量的泥沙以过境形式输移,而围垦后悬沙进出因围垦而形成的岙湾将以沉降为主。     

深中通道沉管隧道沿线水沙环境特征研究

文章基于深中通道隧道沿线定点连续水流、含沙量同步监测资料,对隧道基槽沿线的水沙环境特征进行了研究。研究结果表明:(1)隧道基槽沿线潮流均呈往复运动,大潮流速较大、小潮流速较小,各站大小潮表层落潮流均较强,挖沙坑水域底部涨潮流较强,东滩及试挖槽水域底部落潮流较强;(2)隧道基槽沿线水域底部含沙量变化与流速变化密切相关,最大含沙量出现在涨、落急前后时刻,大潮时含沙量较高而小潮时含沙量较低。隧道基槽沿线底部含沙量,以挖沙坑水域最大,东滩水域次之,试挖槽水域最小;(3)隧道基槽沿线挖沙坑水域和东滩水域底部含沙量大于试挖槽附近,基槽开挖后挖沙坑水域和东滩水域的回淤强度会大于试挖槽附近。     

三门湾海域悬沙输运特征及其影响机制*

基于2013年洪枯季三门湾海域12个测站潮流和含沙量同步观测资料,运用机制分解法研究三门湾枯季和洪季悬沙输移变化特征,探讨不同水动力因子的贡献率。结果表明：1）无论是洪季还是枯季,三门湾的欧拉余流和斯托克斯余流从小潮至大潮逐渐增大。欧拉余流方向基本向海,斯托克斯余流绝大部分向陆。单宽输水量的大小和方向主要由欧拉余流决定。2）枯季时三门湾海域“平流输沙（T1+T2）”对单宽输沙量绝对值的贡献率最大,其中T1项最大贡献率可达83%;“潮泵输沙项（T3+T4+T5）”的贡献率在湾中区域最大。洪季时,三门湾的平流输沙项的贡献率降低,而潮泵输沙项贡献率增大。3）无论是洪季和枯季时,三门湾泥沙净输运个别站位（SM08和SM11）输沙方向相反,其他站位的规律基本一致。     

桥墩对周围海域水动力环境影响研究

建设在海岸河口水域的大桥桥墩,会增加桥位水域的阻力并减小过水断面,从而对周围海区的水动力环境产生一定影响,而海岸河口水动力较为复杂,单纯采用某一种研究手段往往难以全面地分析这种影响。文章以浙江省温州市大门大桥为例,通过对大桥所在的大、小门岛和沙头水道海域的水动力条件、泥沙条件及地形冲淤变化进行分析,掌握了该海域的水文泥沙环境与冲淤演变规律,对大桥建设后地形演变趋势进行了预测;然后又建立了二维潮流场数学模型,模拟研究大桥建设对周围海区的潮位、水流、潮量等水动力环境的影响。结果表明:工程建成后,工程对周围海域水动力环境影响仅在桥位附近,不会引起其他水道和海域的改变。     

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。     

长江口外高桥六期码头港池泥沙回淤分析

概述长江口外高桥六期码头工程河段的河势及水流泥沙条件,并对临近的外高桥一、二期港池泥沙回淤现状进行调查分析.通过吴淞口至横沙水道的平面二维潮流数学模型,分析工程实施对水流的影响.最后通过半经验公式结合数模结果对本期工程码头港池、调头区及引起的周边泥沙回淤进行预测估算,结果显示:工实施对码头上下游一定范围内水流有影响,其中码头桩基附近平均流速最大减少30%左右.外六期码头港池的年平均泥沙回淤强度为1.85～3.30 m/a,年回淤量约27.6万m3,调头区的年平均泥沙回淤强度为0.65～1.15 m/a,年回淤量约11万m3.     

石浦港水动力泥沙问题研究

石浦港是一个具有五个口门的狭长港湾。作为一个港口,现有航道的通航能力明显不足,亟需升级现有航道至五万吨级航道以适应发展需要。另外,近年来石浦港大部存在泥沙淤积明显加重的趋势。本文通过地貌特征分析、遥感分析、现场实测水文泥沙资料分析、数学模型试验和物理模型试验对石浦港的潮流泥沙特征、泥沙淤积原因、石浦港航道开挖及下湾门炸礁通航等水动力泥沙问题进行了研究。研究结果表明:(1)石浦港是三门湾的外海通道之一,潮流是维持水道水深的主要动力;(2)石浦港及附近海域属于淤泥质海岸,含沙量较大;(3)五个口门中,三门和下湾门潮量较大,是主要口门;(4)从水动力泥沙角度考虑,石浦港五万吨级航道开挖及下湾门炸礁通航是可行的;(5)下洋涂围垦造成了石浦港潮动力减弱,是石浦港西、中部泥沙淤积加重的主要原因。     

通州湾围垦工程数值模拟及其影响

根据通州湾海域的水文条件,采用二维潮流泥沙数学模型,结合实测资料对通州湾已围垦区域潮流及含沙量进行模拟及验证,在验证良好的基础上,对不同方案下港池围垦区域附近海域的潮流泥沙运动进行计算和预测分析。结果表明:模型能较好的模拟研究区域的潮流及含沙量变化;围垦区域南侧流速增大,冲刷强度大,有利于深水码头的建立;2种方案下,工程区附近水流流速、流向不同,方案2的泥沙冲淤范围和强度小于方案1。     

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。     

甬江及口外海域潮流泥沙数值模拟

建立了甬江河道及口外海域平面二维潮流泥沙数学模型,对2015年6月半个月的潮流场和悬沙场进行模拟,模拟结果与实测资料吻合良好。计算得到了研究区域洪季的余流场和输沙格局,结果表明:甬江口外余流整体由西北指向东南,河道余流指向下游;除口门局部水域,甬江口外输沙格局基本与余流场一致,悬沙经涨潮流的作用被带入甬江河道,致使河道内近口门处的输沙格局由口门向内;甬江口局部区域输沙格局与余流场存在差异的原因是悬沙输移与潮流运动存在时间上的滞后。     

新时期长江口航道建设深化研究方向的探讨

长江口航道的建设与管理面临着河势背景深刻变化的新情况和生态优先等新要求.为了进一步提高航道的综合通过能力,分析近几十年来长江口河势的主要变化,归纳长江口深水航道的治理(设计)思路.基于对长江口在盐、淡水交汇和潮汐环境中的黏性细颗粒泥沙运动物理过程和航道回淤机理的认识,包括盐度和含沙量的层化、紊动抑制、悬沙斜压效应以及纵...     

泥沙粒度对航道回淤的指示——以丹东港出海航道为例

根据鸭绿江河口西水道水流、悬浮泥沙和底质粒度特征的分析,研究丹东港出海航道泥沙淤积的动力机制以及泥沙粒度对回淤的指示作用。分析表明,海域来沙为西水道的主要泥沙来源,泥沙运动以“波浪掀沙、潮流输沙”为主要特征;悬沙和底质粒度对比表明,上航道和中航道段航道回淤以悬沙落淤为主,下航道和外航道段航道回淤以底沙推移为主。航道回淤泥沙作为泥沙运动的“指示剂”,能够较好地揭示航道回淤的机理;采用刘家驹悬沙淤积模式和罗肇森底沙输移模式相结合的方法,估算丹东港大东港区20万吨级航道回淤量为679万m,,与物理模型试验结果较为接近,上述分析方法和公式可适用于砂质海岸航道回淤计算,也为类似航道回淤研究提供了重要的参考和借鉴。     

河口垂向二维悬沙输移数学模型

针对窄深的潮汐河口建立了沿宽度方向积分平均的垂向二维悬沙输移数学模型,潮流场的模拟采用三维MOHID模型,悬沙对流扩散方程采用Galerkin有限元法进行求解。利用该模型模拟了长江口北槽段潮流输沙过程,计算结果与实测资料较好吻合,表明了该模型能够模拟窄深的潮汐型河口地区悬沙输移过程。     

北海铁山港建港方案对铁山湾潮流泥沙的影响研究

为了预测铁山湾水域建港方案给当地水动力及泥沙环境带来的影响,通过建立平面二维潮流数学模型,率定后计算结果和实测资料吻合良好。结果表明:采用此方案建港后,潮位变化幅度不大,水位抬升主要在码头前沿,最高不超过0.7cm;流速在普遍降低的同时,局部区域会有增加;由于航道加深,纳潮量在建港后总体却呈增加的趋势,而航道内泥沙的淤积以底沙为主,但总体较少,不会对通航造成威胁。     

长江口泥沙输移分析

采用ADCP实测水流资料与悬沙含量实测资料相结合的方法,对长江口悬沙运动进行分析。结果表明,泥沙再悬浮由潮流驱动,造成悬沙含量变化滞后于流速的变化,悬沙含量的峰值滞后于流速峰值。悬沙运动模式与水流基本一致,也存在三种不同形式的悬沙环流输移模式,并分析了潮流量与输沙率之间的关系。     

天津滨海新区沿海潮流特征及通航条件分析

建立涵盖天津新港、海河口港区、临海产业区、南港工业区等天津港主要港区的海域潮流二维数学模型,并通过实测潮流、潮位资料进行模型率定。在计算成果与实测资料的误差满足精度要求后,通过潮流数学模型模拟分析项目建设前、后工程附近海区的潮流分布特征,对主要港区和进港航道口门附近的通航水流条件进行综合评价。     

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。     

瓯江口水文泥沙特征分析

在大量实测资料的基础上,对瓯江口海区的地貌特征、河道径流特征、河道输沙特征、潮汐特征、潮流特征、余流特征、波浪特征、含沙量特征、泥沙来源、盐度特征、悬沙粒径和底质粒径特征、瓯江南北口的分流和分沙特征、中水道和北水道的分流和分沙特征进行了分析,根据实测资料分析得到了瓯江口挟沙力公式,得到了平衡水深公式,为瓯江河口的工程开发建设和科学研究提供了基础资料。主要研究成果表明:(1)瓯江口的潮汐属正规半日潮类型,平均潮差在4 m以上,属强潮河口;(2)潮流属正规浅海半日潮流类型,呈往复流动,潮流动力强;(3)瓯江为少沙河流,多年平均年悬移质输沙量为205.1万t;(4)瓯江南北口的平均涨潮分流比为21%和79%,落潮平均分流比为26%和74%;(5)瓯江南北口的平均涨潮分沙比为20%和80%,落潮平均分流沙比为22%和78%。