多因素数学模型在温州瓯江口浅滩围涂工程研究中的应用

建立了波浪、潮流、盐度、悬沙、底床冲淤等多种因素数学模型,在模型验证的基础上,对瓯江口温州浅滩围涂工程海区的波浪场、潮流场、盐度场、悬沙场、底床冲淤场进行了数值模拟研究,对温州浅滩围涂工程对瓯江泄洪、瓯江南北口分流比、乐清湾养殖业、瓯江口港口航道及状元岙深水区、南口口外滩地的影响进行了分析论证。分析研究结果表明,温州浅滩围涂工程是可行的。     

瓯江口航道淤积特征分析

根据实测水文泥沙和水深图资料,对瓯江口航道的淤积特征进行了分析.研究结果表明:工程海区潮汐属于正规半日潮类型,为强潮海区;工程海区潮流性质属于不规则半日浅海潮流,潮流运动呈往复流形式;航道水域范围多年来总体上处于0 m浅滩水域略有淤积、0 m下深槽略有冲刷,总体呈现略有冲淤变化的平衡状态;瓯江航道泥沙淤积主要发生在汛期...     

长江口深水航道C1吹泥站水文特征分析

基于长江口深水航道C1吹泥站共计2个定点的流速、流向大潮同步变化过程资料,对C1吹泥站区域水文特征进行了分析,为相关研究工作提供必要的基础数据支撑,结果表明:(1)长江口深水航道C1吹泥站水域潮汐类型属于不规则半日潮,日潮不等现场较为显著;(2)测验期间落潮流历时长于涨潮流;(3)涨、落急流速时刻提前于高、低平潮时刻,涨、落憩流时刻滞后于高、低平潮时刻;(4)A、B测点涨、落急流速基本相当,涨、落急流向基本相同;(5)A、B测站涨潮平均流速略小于落潮平均流速;(6)测区内各测点涨急、落急流速整体表现为由表至底渐次减小,且垂向上遵循对数分布规律;(7)测区的落潮潮量明显大于涨潮潮量,就物质输运角度而言,呈落潮优势。     

杭州湾潮汐不对称数值模拟研究

本文利用ROMS三维模式模拟了长江口及浙江沿岸水域的潮汐状况,在与实测数据进行验证表明模拟结果可行的基础上,分析了四个主要分潮的传播特性,并着重分析了杭州湾内部的潮汐不对称特性及其可能成因,以及M_4倍潮对该不对称性的影响。本文选取杭州湾内部南、中、北不同位置的10个站点,统计对比了这些站点处大、小潮期间的涨落潮平均潮高、历时和流速,发现该处潮汐具有明显不对称性,主要表现为:高潮的日不等性大于低潮,尤其是大潮期间;涨潮历时小于落潮历时,且这种差异在北岸更明显;涨落潮流速则与空间位置有关,北岸涨潮流速大于落潮流速,涨潮流占优势,南岸则正好相反,中间海域两者较为接近。这样的不对称表现主要是由潮波运动过程中与地形相互作用形成的非线性过程引起的,如M_4倍潮的产生。研究还发现,M_4倍潮的产生使该处涨潮历时减少,落潮历时增加。     

瓯江口航道二期治理潜堤工程三维潮流数值模拟

基于MIKE3技术平台,建立了瓯江口工程海域三维潮流数学模型.模型水平采用无结构的三角形网格系统,垂向采用(σ)坐标,较好地拟合了工程海域复杂的岛屿岸线和地形特征.采用现场实测水文资料,对瓯江口航道二期治理潜堤工程实施后的三维流场进行了模拟,并分析了工程实施后的影响.工程实施后,瓯江北口航道、沙头水道、小门水道、大门岛...     

蓬莱海域的潮汐潮流特征分析

基于2007年10月的水文测验资料,分析了蓬莱海域沿岸东西两侧在不同潮波系统控制下的潮汐潮流变化特性.分析结果表明:蓬莱东岸属正规半日潮,蓬莱西岸属不正规半日混合潮,潮流的性质与潮汐不同,东、西两岸的潮流都为不正规半日混合潮流.潮波自北黄海经渤海口门以接近前进波的形态向渤海内传播.     

温州浅滩围涂工程对港口航道的影响研究

采用波浪、潮流、泥沙数学模型,对瓯江口温州浅滩围涂工程海区的工程前后的波浪场、潮流场、悬沙场、底床冲淤进行了数值模拟研究,对温州浅滩围涂工程对瓯江口港口航道的影响进行了分析论证。研究结果表明,温州浅滩围涂工程不仅对温州港现有港口航道及未来的状元岙深水港区基本没有负面影响,而且有利于航道水深的维护和稳定,可以改善从瓯江北口到黄大岙水道的船舶航行条件。     

温州石化基地围垦工程潮流泥沙数值模拟研究

使用TK-2D软件建立了瓯江口海区潮流泥沙数学模型,通过数值计算分析了温州石化基地围垦工程对瓯江北口、中水道、黄大岙、重山、沙头、小门、黄大峡等水道,以及对瓯江泄洪排涝和附近港区、海域的影响。研究结果表明:围垦工程对附近各港区、水道影响很小,温州石化基地围垦工程建设是可行的。     

温州七都大桥（北汊桥）对瓯江河口水动力的影响

通过定床模型试验,比较温州七都大桥建桥前后瓯江口水位、流速、流向、汊道分流比等水动力因素的变化,对大桥建成后附近水域流态的变化及防洪、通航条件等的影响进行分析和预测.试验结果表明,大桥建成后对瓯江口的防洪排涝不会产生明显影响,不会改变七都南北汊道的性质,对港区航道影响较小.     

黄茅海二维水动力模拟

文中采用ELCIRC模型对黄茅海2003年4月14日至4月28日期间潮流情况进行了模拟,并利用采取水位、流速与流向验证,验证结果效果良好,分析发现黄茅海海区涨、落潮流轴线近乎南北向运动,从湾顶至湾口水流分散,落潮流速由湾顶向湾口递减,涨潮流速由湾口向湾顶递增,个别区域如三角山岛与大杧岛峡口之间流速涨、落潮一直较大,黄茅海海湾中部拦门沙顶位置处涨落潮流速均很小,大潮平均流速大于小潮。     

海平面上升对长江口涨落潮历时差的影响

针对近年来全球变暖,海平面上升影响河口地区水文特性的问题,对海平面上升对长江口涨落潮历时差的影响进行研究。采用二维潮流数学模型的方法,模拟在长江口上游大通的洪枯季及年平均径流量条件下,海平面上升100 cm对涨落潮历时的影响。结果表明:海平面上升减小了长江口北支上半段、南支和南北港等中上游区域的涨落潮历时差,对靠近外海的北支末段和南北槽的涨落潮历时差影响很小。海平面上升加大了河口地区的涨潮动力,使长江口的涨落潮历时差有所减小,由此对长江口地区的盐水入侵和泥沙输运带来的影响必须引起重视。     

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。     

南港—北槽洪枯季沿程水沙盐特性分析*

利用2012年2月及8月长江口南港—北槽大、小潮水文测验资料,从涨落潮历时、流速、含沙量及含盐度等方面 分析了南港—北槽洪枯季水沙盐纵向及垂向分布特征以及潮周期内含沙量变化特性。分析表明：南港—北槽沿程各垂线落 潮平均历时洪季整体较枯季长,涨潮平均历时洪季整体较枯季短,且小潮期洪、枯季的这种差异更为明显;南港—北槽洪 季落潮流速普遍大于枯季,涨潮流速普遍小于枯季;小潮期涨潮平均流速会出现近底层较表层大现象, 且CSW-CS3出现滞 流点;北槽中段—口外段洪季含沙量及垂向差异均较枯季大,南港圆圆沙段及北槽上段枯季含沙量较洪季大;潮周期内北 槽中段各垂线上层含沙量均较小,且变化幅度相对较小,但下层含沙量变化达数倍乃至十几倍之多,且涨憩时段近底层含沙 量可能特别高;洪枯季北槽中段均存在盐水楔,其位置洪季偏上、枯季偏下,最大浑浊带洪枯季位置变化与此基本一致。     

瓯江南口外浅滩含沙浓度特征

基于2010年10月瓯江南口外浅滩的泥沙实测资料,对含沙浓度的时空变化进行了分析研究。利用非线性最小二乘法拟合出了新的含沙量公式,并与刘家驹公式在不考虑波浪作用下的简式作比较,对新公式的适用性进行了探讨。分析结果表明:(1)含沙浓度从瓯江南口门向外海逐渐减小,沿岸方向的变化则存在大、中、小潮差异;(2)垂向上,含沙浓度由表层向底层逐渐增大;(3)含沙浓度具有大潮最大、中潮次之、小潮最小的特点,涨潮含沙浓度基本大于落潮含沙浓度;(4)与刘家驹公式相比,新公式的拟合结果与实测含沙量的相对误差较小,相关性较高。     

温州状元岙化工码头工程潮流泥沙数模研究

采用水动力泥沙条件、底床冲淤演变分析及二维潮流泥沙数值模拟手段,对拟建的温州港状元岙港区化工码头工程方案进行了研究。研究结果表明:(1)工程海区潮汐属于正规半日潮类型,为强潮海区;(2)工程海区潮流性质属于不规则半日浅海潮流,潮流运动呈往复流形式;(3)工程海域深槽多年来在波浪潮流作用下一直处于稳定状态;(4)规划的化工码头走向与涨落潮流走向基本一致;(5)规划的化工码头实施后工程附近海区的涨落潮流速呈增加趋势,码头前沿会略有冲刷;(6)化工码头建设对锚地流场没有影响;(7)化工码头工程方案是合理可行的。     

鸭绿江河口潮汐及水沙输运特征研究

构建以鸭绿江河口为核心的大范围二维潮流泥沙数学模型,研究新边界条件下的大东水道水沙输运特征。结果表明,鸭绿江河口所在的海湾M2分潮等潮时线总体呈南北方向,潮流旋转方向为逆时针方向;潮波自河口外侧向西水道方向,M2分潮振幅逐渐增大,在庙沟港池附近达到最大,潮波浅水变形口外与西水道变幅可达20%;大东水道深槽水流强度明显较大,庙沟港池东南侧水域含沙量最大,自一港池附近水域向外海含沙量呈降低趋势;大东水道欧拉余流和斯托克斯漂流均向海,落潮单宽潮量及单宽输沙量大于涨潮,净潮量、净输沙量均向海,大东水道泥沙输运以大潮期为主,泥沙主要来源为西水道滩涂和大东水道东侧滩涂。     

潮段平均流速计算方法研究

在海岸、河口、海湾等地区,潮流是最基本海水运动和主要的水动力因素之一,受海底地形、岸线和岛屿的影响,潮流运动基本呈现为往复运动,即涨潮流速和落潮流速方向相反,相差180°左右。描述往复运动潮流动力强弱的重要指标之一是潮段平均流速和潮平均流速。结合实际海区的实测潮过程,文中对潮段平均流速的3种计算方法和对水文全潮的潮平均流速的3种计算方法进行了对比研究。研究结果表明,不同的计算方法其结果存在着误差,建议潮段平均流速采用积分平均方法,潮平均流速计算采用加权平均法。     

南汇东滩对长江口与杭州湾泥沙交换的影响研究

南汇东滩位于长江口与杭州湾的交汇处,是长江口与杭州湾水沙交换的重要通道,文章结合水动力特征指出南汇东滩是长江口外一个特殊的潮流动能减弱区,潮滩南北两侧潮流动能相对较强,涨落潮时过境泥沙易于落淤。根据长江口外的盐淡水混合类型分布及实测泥沙粒径组成指出风浪天气下南汇东滩是南槽淤积泥沙的主要物质来源,部分泥沙经南槽出海后随涨潮流进入杭州湾,大风天气下南汇东滩与杭州湾北岸地形演变成相反趋势,进一步证明南汇东滩是长江口与杭州湾泥沙交换的中转站。文章最后结合Lagrange质点运动轨迹分析了边滩不同区域质点的运动趋势,发现潮滩南北两侧质点运动趋势相反,提出边滩泥沙运动分界点的位置。研究表明南汇东滩特殊的动力机制对长江口与杭州湾北岸的岸滩演变具有重要的影响。