灌河口盐、悬沙通量的分解及时空特征

灌河是江苏省北部目前唯一没有在干流建闸的入海河流,拥有广阔的滩涂和优良的航运条件。河口通量是河口治理和河口环境保护中的关键要素。为研究灌河口的盐及悬沙的输运,基于实测资料利用通量分解方法对灌河的盐及悬沙通量的空间分布、大-小潮与潮内的时间变化特征进行了探讨。研究认为：在口门以内的弯曲河段,盐通量在凸岸浅水区一般指向下游,在凹岸深槽处则指向上游。大、小潮期间悬沙通量则基本上为左侧指向上游、右侧指向下游;口外盐通量方向为NNE-NE,而且随径流量大小而稍有改变,口外悬沙通量方向在远岸区域表现为WNW-NNE,近岸G2测点的悬沙通量则指向口门;口门内外盐和悬沙通量的组成均基本以T1、T2和T4为主导,通量组成的总体特征在大、小潮期间基本类似。涨落潮流速最大时刻的悬沙通量不一定与流速方向一致,最大落潮流速时刻由于悬沙浓度可能小于平均值而导致悬沙净输运指向上游。     

长江口Sa分潮数值模拟研究

为更好研究长江口Sa分潮的特性,建立了大通至长江口感潮河段的二维水动力数学模型,通过模拟径流与潮汐共同作用下的水动力过程,并设置上下游不同条件的对照组,分析了河口段Sa分潮的影响因子及响应规律。结果表明,长江河口段Sa分潮由上游径流变化和外海Sa潮波共同作用产生,径流对上游站点影响占优、外海潮波对下游影响占优。径流使得河道内分潮振幅产生了沿程衰减的趋势,这是河口的Sa分潮特征不同于外海的原因,也说明径流是其主要的影响因子;而外海的Sa潮波只给予了其一个沿程定值。Sa分潮振幅只受径流的年内变化大小和外海Sa潮波振幅大小影响,不受平均径流量和平均海面的影响。径流量的变化会导致沿程Sa分潮振幅发生响应变化,且上游比下游站点响应更敏感;外海Sa潮波振幅的变化会使沿程振幅发生大致等量的变幅。三峡建成后河口段Sa分潮振幅有所减小,年际变化减小。     

磨刀门盐水入侵特性及其动力机制研究

针对磨刀门盐水入侵特性异常问题,基于SCHISM模型,建立了磨刀门三维盐度数值模型,根据水位、流速及盐度的实测资料对其进行验证,利用该模型并结合盐通量分解方法,研究了磨刀门水道盐淡水混合特征及各驱动力对盐度通量变化的贡献作用。结果表明:磨刀门水道日平均盐量由稳定剪切输送和平流输送共同控制,盐量输运在大部分时间内处于不平衡状态。小潮期间,总盐通量向陆,稳定剪切输送作用占优,盐水分层明显,盐量在河道底部积蓄;中潮期间,总盐通量由向陆转为向海,盐水混合充分,入侵距离达到最远;大潮期间,总盐通量向海,平流输送作用占优,盐量退出河口。     

长江河口段平均海面数值模拟研究

为更好研究长江河口段平均海面的特性,建立了大通至长江口感潮河段的二维水动力数学模型,通过模拟径流与潮汐共同作用下的水动力过程,并设置上下游不同条件的对照组,分析了河口段平均海面的影响因子及响应规律。结果表明,长江河口段年平均海面A0值由上游径流和外海潮波共同作用产生,外海潮波给予了河道内平均水位一个沿程定值,而径流使得其产生了沿程衰减的趋势,这是河口段A0特征不同于外海的原因,也说明径流是其主要影响因子。A0只受径流和外海潮位的年平均值影响,而不受两者的年内变化影响。径流量的变化会导致上游A0值比下游发生更加显著的响应;外海A0值的变化会使沿程发生大致等量的变幅。未来全球海平面上升后,河口段A0也将上升相近幅度。     

珠江河口航道整治工程对咸潮上溯的影响研究

基于MIKE3 FW模式,建立覆盖整个珠江8大口门区的三维高精度水流盐度数学模型,研究珠江口的咸潮上溯问题。模型主要采用三角形无结构网格,航道较为顺直,采用四边形网格进行加密。模型验证良好,能够较好地反映珠江口地区三维水动力格局与盐度分布特征。重点分析了磨刀门口门区三维水动力、盐度特征,并且基于近年来珠江三角洲地区日益增多的航道整治工程,研究计算了磨刀门航道整治工程对咸潮上溯的影响。研究表明航道整治工程使得近海地区的盐度值有所增大,咸潮上溯距离有所增加,但工程对咸潮上溯的影响不大,不是珠江三角洲地区近年来咸潮上溯的主要原因。     

基于一维盐度模型的珠江河网咸潮上溯距离分析

建立珠江三角洲河网整体一维水动力、盐度数值计算模型,此模型涵盖了整个珠江三角洲河网区,验证结果良好。在此模型基础上,对2001年枯季和2005年枯季珠江三角洲咸潮上溯情况进行模拟计算,模拟结果表明,0.5‰盐度线在整个河网区域呈现出向右倾斜的“S”形,2005年枯季咸潮平均上溯距离达到了32.4 km,这几乎是2001年枯季的2倍。进一步利用模型模拟4种不同来水情况下的咸潮上溯距离的变化情况,对4种来水流量下的咸潮上溯距离进行分析,发现当上游来水平均流量减少将近0.5倍时,下游8大口门处咸潮上溯平均距离将增加1倍左右。     

磨刀门航道整治工程对咸潮上溯的影响

采用实测水文资料建立高精度的三维水流盐度数学模型,模拟了磨刀门航道整治工程前后流场及盐水入侵的变化.并运用已验证好的磨刀门高精度三维水流盐度数学模型,计算了磨刀门航道整治工程前后水动力变化及咸潮上溯程度,为航道整治工程的实施提供依据.研究表明航道整治工程使得近海地区的盐度值有所增大,加剧了咸潮上溯程度,但工程对咸潮上溯的影响不大,不是珠江三角洲地区近年来咸潮上溯的主要原因.     

河床下切影响下珠江三角洲潮流不对称时空变化规律

潮流不对称对三角洲地区的泥沙净输运和地貌演变有着重要作用,近年来珠江三角洲的大规模采砂活动引起河床大幅下切,因此研究河床下切后珠江三角洲潮流不对称的时空变化规律具有重要意义。利用1999年和2010年珠江三角洲河口河网地形数据,建立珠江口平面二维水动力模型,模拟珠江河口河网枯季水动力过程。结合非稳态调和分析方法分解流速信号,用偏度方法量化分潮组合、余流及分潮和余流相互作用对潮流不对称的贡献程度。研究结果表明:1)珠江三角洲潮流不对称受余流影响呈现出落潮占优的特性;2)河床下切后,各分潮组合的不对称性增大,潮流不对称在下游河道有所减弱、中上游河道有所增强,且珠江三角洲中上游河道变化大于下游河道;3)分潮和余流相互作用的变化是导致该现象产生的主要原因。     

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。     

20世纪50年代珠江三角洲网河水动力特征分析

采用一维三级联解方法,对20世纪50年代的珠江三角洲西、北江网河进行建模和验证,同时分析洪季、中水、枯季时网河的水动力特征。研究结果表明:①模型较好地模拟了实际情况,可用于网河的水动力特征分析。②20世纪50年代,珠江三角洲网河的潮区界、潮位界、沿程水位变化具有明显的河口特征。③网河各级控制节点起着主要的分水作用。一级控制节点思贤滘处三水站的分流比平均18%;马口站的分流比平均82%。由于人为活动的影响,至20世纪90年代,三水平均分流比升至25%,马口平均分流比降至75%,大多数控制点的分流比有不同程度的变化。