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。     

椒江河口水沙特征分析和悬沙分布推算

基于椒江河口2009~2014年洪、枯季共5次全潮水文泥沙测验数据,分析了河口区的水沙特征,建立了河口区洪、枯季大潮期半潮平均涨落潮水沙关系,利用二维潮流泥沙数学模型结果对水沙关系推算的含沙量分布进行了验证。结果表明:椒江河口的水流从外海至口门逐渐增大,高浓度悬沙从口外向口门积聚,白沙至琅矶山一线以西海域的悬沙浓度较高;河口区含沙量分布与流场及水下地形呈良好的相关关系;结合潮流场数值模拟结果,拟合的水沙关系可较好地推算出河口区的悬沙浓度分布。     

泥沙参数选择方法及在悬沙浓度研究中的应用

在淤泥质海床条件下、泥沙运动以潮流为主要外动力时,床面糙率、河床淤积物的干密度、床层间的泥沙转换率3个参数对悬沙浓度的计算结果影响最大,且在不同海域存在较大可变性.研究表明:床面糙率、软底海床淤积物干密度、床层间的泥沙转换率的最优取值分别为2 d、250 kg/m3、0.001( kg· m-2)/s,采用上述参数,对...     

波浪潮流作用下的悬沙输移

本文提出了波浪潮流作用下悬沙输移的二维数值模拟,并讨论了模型中的几个重要参数,模拟结果与天津港区现场情况很吻合。     

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。     

南黄海辐射沙脊群悬沙特征研究

为了探明南黄海海域悬沙场的特征,以指导港口建设,通过人工神经网络,将平面二维潮流数值模型、天气图和水文测验数据联系起来,构建了平面二维悬浮泥沙模型。首先运用人工神经网络求出实测含沙量与水动力之间的函数关系,再把潮流模型和风场计算值代入此关系式,最后求出该海域含沙量平面分布。模型的计算结果表明:波浪掀沙和水流输沙是整个海域宏观水动力特征;西洋潮流水道处于冲刷状态,有利于深槽的维持;含沙量等值线与等水深线形状大体一致。     

围垦工程对温州近海及河口悬沙场的影响

在温州市瓯江河口及近海水域大范围连续大、中、小潮实测水文泥沙资料及水下地形资料的基础上,建立包括瓯江、飞云江及鳌江在内的大范围平面二维潮流及悬沙输运数学模型,并进一步以2002年为基准水平年,在温州市滩涂资源利用现状的基础上,就近期、中期和远期规划的围垦工程的实施对温州市3大主要入海河流——瓯江、飞云江及鳌江河口及近岸水域的悬沙场分布、断面输沙率、海床冲淤演变等方面的影响进行研究。研究表明:远期工程由于围垦区域较大,影响相应也最大,而中期和近期工程的影响则相对较小。     

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。     

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。     

长江口北槽悬沙垂线分布经验公式研究*

利用Rouse公式对长江口多次实测资料进行整理分析,得出了长江口北槽纵向悬沙垂线分布的特征,验证了描 述悬浮泥沙垂线分布的Rouse公式的适用性,阐明了利用Rouse公式推算得到的不平衡条件下泥沙沉速与实际泥沙沉速的差 异,并利用不平衡条件下的垂线分布公式和北槽悬沙垂线分布实测资料,率定和验证了不平衡输沙系数和垂线平均含沙量 的经验关系式,在此基础上,建立了适用描述长江口北槽悬沙垂线分布的经验公式,并通过实测资料得到了验证。     

长江口近期来水来沙量及输沙粒径的变化

长江来水来沙变化影响因素众多,除自然因素外,人类活动对河流水沙运动影响越来越显著。作为长江流域的终端,长江口地区既受自然因素影响,同时也显著地受到流域人类活动的影响。通过对比分析徐六泾站与大通站的水量和沙量,得出大通站能够作为代表流域进入长江口水沙情势的控制站。利用大通站的水文数据,统计分析1950—2011年的径流量、数量及输沙粒径的变化,得出长江口近期来水来沙量及输沙粒径的变化。研究结果表明:1)长江流域年来水量没有发生趋势性变化;2003年后三峡水库发挥调蓄作用,来水量年内分配呈现洪季径流量减少,枯季径流量增加的特征。2)1986年以来长江流域来沙量大幅减少,季节变化总体呈现洪季比例减小、枯季比例增大的特征。2003年三峡水库蓄水后,来沙量进一步减小,洪季输沙量明显减小。3)2003年前后大通站悬沙中值粒径变化不显著,从粒度组分上看粒度略有粗化。     

水下开挖施工产生的悬浮泥沙扩散数值分析

为了分析水下开挖施工产生的悬浮泥沙扩散特性,以闽江口粗芦岛南侧水下沟槽开挖为例,采用平面二维悬沙输移数学模型,研究挖泥船不连续作业产生的悬浮泥沙扩散随水深和潮型变化的关系。计算结果表明:若开挖地点水浅或小潮,则悬浮泥沙不易扩散,含沙量的增幅和高浓度(含沙量增量超过10 mgL)的浑浊水域面积都较大。     

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。     

洋山港区域挟沙力公式研究*

利用基于能量平衡观点推导的挟沙力公式,考虑到洋山港海域涨落潮期间悬沙浓度存在一定差异,分别建立了 该区域涨潮时期及落潮时期挟沙力公式。利用计算底部通量切引力公式与挟沙力公式相等方法,估算了实测期间水体挟沙 力值,并以洋山港2003年10月实测的水沙资料进行率定。最后,采用洋山港2005年7月实测含沙量资料对公式计算结果进行 验证。验证结果表明,所建立的挟沙力公式具有较高精度,其计算的含沙量变化与洋山港实际情况较为符合。     

跨海大桥拦阻设施实施的悬沙扩散影响分析

为保证桥梁及船舶安全,非通航孔拦阻船舶设施成为跨海大桥的重要组成部分,其实施引起的悬沙扩散对海水水质产生一定影响。以金塘大桥为例,在采用等效糙率法概化桥墩的基础上,应用二维潮流、泥沙数学模型模拟了拦阻设施实施引起的悬沙扩散分布,并对水质影响进行分析。结果表明:(1)等效糙率法在工程海域的应用可获得较好的模拟效果;(2)拦阻设施实施对海水水质的影响较为有限,西通航孔附近实施时,悬沙浓度增量达到10 mg/L的海域集中在拦阻设施北侧4.5 km至南侧6.5 km的范围内,主通航孔附近实施时的相应海域则集中在拦阻设施附近500 m范围内;(3)拦阻设施实施时,灰鳖洋产卵场的悬沙浓度增量低于5 mg/L,该海域基本不受影响。