福建围头湾悬沙输移机制分析

根据福建围头湾大潮期间潮汐、潮流、悬沙实测资料,分析水流输运,同时利用机制分解法,将悬沙净输移通量分解为平流项、潮泵效应项和垂向净环流输移项,对悬沙输移的动力机制进行分析讨论。结果表明:金门岛东侧余流,部分流向湾口,部分流向安海湾。金门岛与大嶝岛之间的余流,沿涨潮流向湾内,悬沙净输移方向和余流方向保持一致;平流输沙对悬沙净输移起主导作用;水域潮泵输沙贡献较大;垂向净环流输沙影响较小。     

西沙门悬沙输移机制分析和讨论

以西沙门水沙实测资料为依据,运用悬沙通量机制分解法将悬沙净输移通量表示为多个动力影响项,讨论区域内悬沙输移的时空特征,分析认为平流输沙在研究区域内为主要输沙项,"潮泵效应"输沙项为次要项。从涨落潮、流速和含沙量的变化过程讨论其动力机制,结果表明:西沙门悬沙浓度在潮流作用下具有明显的潮周期变化,悬沙沿岸输移;平流输沙中欧拉输沙项主要取决于潮动力大小,斯托克斯输沙项受潮波非线性效应影响;"潮泵效应"输沙与泥沙悬浮"滞后效应"、涨落潮流流速的非对称性和当地悬沙浓度相关。     

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。     

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。     

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。     

长江河口江亚北槽涨落潮槽性质判断及水沙输移机制分析

本文以2016年8月洪季大潮江亚北槽实测水文、泥沙资料为基础,利用河槽类型判定系数(λ)及机制分解法对江亚北槽涨落河槽性质进行判断及水沙输移机制分析,研究结果表明:(1)江亚北槽以落潮优势流和优势沙为主,河槽整体为落潮槽;(2)江亚北槽洪季大潮以欧拉余流为主指向海,斯托克斯余流为辅指向陆,拉格朗日余流指向海;(3)江亚北槽洪季大潮以平流输沙为,潮流输沙为辅,二者均指向海。     

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。     

福姜沙河段输沙、边滩输移特征和动力机制研究*

通过分析2010—2015年福姜沙河段历年地形和水文资料,开展定床物理模型铺沙冲刷试验,采用三维潮流泥沙数学模型,研究福姜沙河段的边滩泥沙输移问题。结果表明,切割沙体移动速度和其驱动因子（如径流、沙体高程和沙体迎水面角度）呈正相关;靖江边滩是以冲刷下移还是切割下移方式运动的临界流量为4万m3/s。靖江边滩—福左水道是主要底沙输移通道。上游流量是福姜沙河段输沙方式变化和河床演变的主要动力因子。小流量时福中水道为主要输沙通道;而大流量福北水道是主要输沙通道。大流量持续作用下会有更多泥沙进入福北水道,福北水道易出现大幅淤积。     

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。     

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。     

开挖过程中悬浮泥沙扩散输移的数值模拟

通过建立平面二维潮流和悬浮泥沙输移扩散的数学模型,模拟某挖泥工程中悬浮泥沙的扩散输移过程,并应用非结构网格的有限单元法进行离散求解.该模型结合工程实际,采用连续线源模拟挖泥过程中的增量悬沙,以揭示其在开挖过程中扩散输移的机理,为工程环境影响评价提供科学依据.     

港池和航道疏浚过程中悬浮泥沙扩散输移的数值模拟

建立了平面2D潮流和悬沙增量输移扩散的数学模型,通过有限单元法离散求解此模型,应用该模型对苍南电厂港池和航道疏浚过程中的悬沙扩散输移进行模拟,挖泥过程中的悬沙增量采用恒定源强,再现了疏浚过程中增量悬沙的输移扩散机理。     

海南岛西南海域泥沙特征及地形演变

基于水文泥沙测验及遥感影像资料分析海南岛西南海域泥沙特征,采用不同沿岸输沙公式对比计算海域的波浪沿岸输沙量,采用多年实测地形数据研究岸滩的演变规律。结果表明:海域内含沙量大潮大于小潮,但总体上悬沙含量较低;研究海域内径流对输沙影响较为有限,但受沿岸波流输沙的影响相对较大;而海区的悬移质颗粒比较均匀,颗粒较细;沿岸段波浪沿岸输沙能力净输沙方向均为自南向北,年净输沙能力在6.72万~13.31万m~3;岸滩演变的主要动力是波浪、波生沿岸流和潮流共同作用导致东方市所辖岸线的变化总体以自然冲淤变化为主,但冲淤强度有限,变化幅度不大。     

悬沙模型的水流输沙相似条件

水流输沙相似是悬沙模型必须满足的基本条件。众所周知 ,目前所流行的所谓沉降和悬浮相似条件在变态模型中互为矛盾。理论分析表明 ,在变态模型中该两个相似条件均不能成立 ,替代它们的是一个所谓垂向泥沙通量比相似条件。这样可使悬沙输移和河床平面变形相似条件得到满足     

滨江船厂出港航道水文泥沙条件分析

通过对倒套区的泥沙来源、江床底质分布、含沙量变化规律以及潮流输沙分析认为,受地形影响倒套区产生的潮汐往复流,是倒套赖以生存的条件,从水动力特性的分析,倒套区无底沙输移,对维持航道水深有利。     

海南龙栖湾海域水文泥沙环境与泥沙运动特征

根据龙栖湾海域近期实测水文资料,对其水文泥沙环境与泥沙运动特征进行了分析,并计算了泥沙起动流速、临界起动水深、沿岸输沙和横向输沙等参数。研究表明:潮汐性质为不规则全日潮,多年平均潮差为1.53 m;潮流性质为不规则全日混合潮,主要呈往复流运动,2016年8月实测大潮平均流速为0.28～0.89 m/s,涨落潮流速相差不大;波浪主要为风浪,以偏SW浪为主;海域平均含沙量在0.03 kg/m~3以下;表层沉积物平均中值粒径为0.384 mm,属中砂范畴;水流作用下的泥沙起动流速在0.45 m/s左右,一般天气下泥沙完全起动水深在1.5 m以浅,表层泥沙起动水深在3 m以浅。该海岸岸滩净的输沙方向为西北向,净输沙能力为1.3万m~3。不同风浪条件,横沙输沙特征略有差别,在一般天气下,主要以向岸堆积;大浪作用时淘刷,泥沙离岸流失。     

厦门湾悬沙分布的多时相遥感分析

利用厦门湾地区多时相遥感图像反演出表层悬沙浓度分布图,进而定性分析不同径流和潮流下悬沙分布规律。研究表明,九龙江河口湾为该地区悬沙浓度最高的区域,分布上具有"西高东低"的特征。全湾悬沙来源主要为两部分:径流来沙以及波浪和潮流掀沙。潮流运动是泥沙输送的主要动力,由于弗劳德数分布不同而引起的潮流挟沙力空间差异,是影响厦门湾悬沙分布的主导因素。利用实测泥沙资料将不同时相下瞬时悬沙浓度转换为全潮平均悬沙浓度以进行定量分析,结果表明悬沙浓度具有大潮大于小潮,枯季大于洪季的特征。     

长江上游卵石输移运动规律研究及数值模拟*

基于长江上游东溪口卵石滩段的物理模型,开展了典型系列年卵石输移特征的试验。根据不同水动力条件下卵石输移的实测数据,从动力机理出发确定砾石输移速度。以此为基础,改进了二维数值模型,并将其应用于东溪口河段卵石输移过程模拟。将计算的卵石输沙分布及泥沙冲淤过程与实测值进行对比,卵石走沙轨迹与河道内走沙基本吻合,模拟泥沙冲淤变化与该河段实测分布一致。说明改进后的平面二维卵石推移质运动模型能较为真实地反映河道内卵石输移特性,可为解决长江上游卵石河段泥沙问题与航道整治工程提供理论与数据支撑。     

恒定流中非均匀沙推移质不平衡输沙研究

冲积河流的平衡状态指的是在足够长的时间内(以月计)进入某一河段的泥沙等于从该河段输出的泥沙。恒定流中,由于泥沙输移率随时间及空间变化,因此,泥沙的输移总是不平衡的。我们选用粒径为0.05～20.00mm的煤屑及天然沙。在长30m、宽0.5m的变坡水槽内进行了清水冲刷(恒定流)推移质不平衡输沙试验;建立了恒定流中非均匀沙推移质不平衡输沙方程;在修正Gessler,J.冲蚀物级配基础上,提出了推移质级配的计算公式;河床质级配方程采用CARICHAR混合层模塑;并将推移质输沙、级配方程及河床质级配方程应用于河床粗化数学模型,得到计算与水槽实测相一致的结果。     

杭州湾及洋山深水港动力和泥沙条件分析

杭州湾为强潮河口湾,在杭州湾喇叭口地形条件下,向湾内潮流逐渐增强。杭州湾水体泥沙主要来源于长江口,由于众多岛屿的掩护作用,湾内泥沙输移主要受控于潮流。洋山深水港水域动力和泥沙条件基本也遵循上述规律。杭州湾海域总体上呈冲淤基本平衡、略有淤积形势。据此分析了洋山深水港水域动力和泥沙输移特点,总结出深水港方案规划的16字方针:"封堵汊道、归顺水流、减少回淤、航行安全"。