基于机载高光谱的长江口北港悬沙浓度反演

机载高光谱遥感是悬沙浓度反演的重要方法。针对高光谱悬沙浓度反演中敏感波段和反演方法的确定,以机载高光谱影像为数据源,采用相关性分析法确定单波段模型和双波段组合模型的敏感波段,并基于敏感波段构建单变量回归模型,确定最佳反演模型并获取长江口北港区域的悬沙浓度空间分布特征。结果发现,基于归一化差值指数(NDWI)构建的二次多项式模型为最佳反演模型,精度上优于其他5种常用的反演模型;且长江口北港区域的悬沙浓度与水下地形基本上呈倒数关系。相较于基于多光谱卫星影像进行遥感反演,本文的结果表明高光谱影像的精细化光谱能够更为准确地表达含沙水体的光谱信息变化,在复杂的水环境反演研究中具有重要的应用价值。

长江口南北港水下地形演变数值模拟研究

南北港是长江口“三级分叉、四口入海”格局中的二级河道,也是连接南支河道和北槽深水航道的重要通航水路,对其冲淤演变特征及未来演变趋势开展数值研究具有重要意义。首先构建了包含整个长江口的水沙动力学数值模型,在实测资料验证下使用地貌加速因子对未来60 a间南北港区域的河道演变趋势进行了模拟分析,同时结合南北港2006~2016年间的实测水深数据开展对比分析。结果表明:①在新的来水来沙条件以及本地青草沙工程影响下,南北港水下地形经历了显著的冲淤演变过程,实测数据和数值模拟结果均显示出“滩淤槽冲”的基本演变格局,即河道冲淤深度与水深基本呈线性关系;②冲淤演变的转换水深约为-4~-6 m,未来60 a内深槽区域的最大冲刷深度可达-12 m;③基于河口泥沙的空间运动滞后效应,分析此种河口“滩淤槽冲”模式实际上是由岸滩和深槽之间水质点和泥沙颗粒输运的相位差所致。

天津港北港池集装箱船“零待时”引航作业方案探究

天津港北港池是集装箱班轮比较集中的水域,它的畅通对进一步提高天津港集装箱的效率有重要意义。文章立足于现实条件,从时间和空间角度阐述提升北港集装箱船舶“零待时”引航的方案,探讨进一步提升集装箱船舶进出港效率的方法。

长江口南北港分汊口控制工程对北港河势的影响

为识别长江口南北港分汊口控制工程对长江口南支北港河势的影响,利用控制长江口北港的两条固定监测断面在2002-2015年间9个年份实测的高分辨率、高精度水下地形数据,通过叠加对比分析,准确识别了剖面的水下地形变化特征。并通过＂相邻年份剖面切面面积差值/剖面长度＂的比值计算了不同年份间剖面地形的平均变化量,作为指示不同年份间剖面地形变化总体特征的指标,反映了剖面地形随时间变化的总体规律。结果表明：近十年来北港河势变化主要受到长江口南北港分汊口控制工程的影响,其影响特征在空间上差异显著,对北港上段（尤其南岸）河势影响明显,而对下段的影响有限（微弱变化主要发生在北岸）;在时间上,北港上段和下段分别在工程竣工4年后和2年后达到稳定状态;2013年后北港河势趋于稳定,南北港分汊口控制工程已发挥显著作用,有利于北港航道开发。

长江口北港河势演变分析

北港是长江河口的重要组成部分,近几十年来对北港的研究甚少。本文在前人研究的基础上,结合水文泥沙和地形资料,着重对北港中段(堡镇-团结沙水闸)近三十年来的河势变化进行分析。20世纪70年代以来,北港的河势变化经历了三个时期:(1)河势动荡时期(1972-1985年);(2)河势调整时期(1985-1996年);(3)河势相对稳定时期(1996年至今)。北港上口通道的变化是制约北港河势变化的主要原因。

长江河口北港河道泥沙特性及河床沙再悬浮研究

基于北港上段和下段以及南支河道三个站点的7天连续同步水沙观测数据(包括潮流、悬沙含量和表层沉积物样品),通过对不同时刻悬沙浓度、悬沙和沉积物粒径组成分析,以及基于沙量平衡的粒度谱计算,对长江口北港河道泥沙特性和河床沉积物再悬浮作用进行了研究。结果表明:北港上段河道落潮时水动力强于涨潮,单宽输沙量表现为净向海输沙;河床沉积物颗粒较粗,细砂和粉砂含量可达90%以上;近底层悬沙浓度在一个涨或落潮周期内可存在两个峰值;河床沉积物再悬浮作用落潮强于涨潮。

近期长江口北港冲淤变化与微地貌特征

2014年7月11-18日和10月29-31日以多波束测深系统和浅地层剖面仪等先进现场测量仪器对长江口北港河槽进行走航测量,结合人类活动强干扰下的海图水深数据及河槽表层沉积物资料探讨近期长江口北港河槽冲淤变化与微地貌特征。结果表明:在流域来水量变化不明显,来沙量锐减的情况下,近年来长江口河口段中上游河槽整体上处于微冲刷环境,而青草沙水库工程的实施导致北港中段河槽的冲刷程度更甚且冲刷态势向下延伸。2002-2012年北港泥沙净冲刷量为6.54亿m3,平均每年冲刷0.65亿m3。在其冲刷环境的影响下,近期北港河槽底床上除发育平滑床底外,还广泛发育冲沟和凹坑等侵蚀性微地貌,而河槽受到冲刷将导致底沙推移质运动增强,同样有利于沙波微地貌的发育。沙波主要分布在河槽沉积物为细砂的北港中上段底床的大部分区域和拦门沙河段的局部区域。

长江口北港拦门沙河段上段演变分析

根据水文泥沙观测和地形资料分析,三十多年来,在长江洪水造床作用、南北港分流口通道的兴衰更替以及北港分流分沙功能增强等因素作用下,北港拦门沙河段上段发生了较大变化,例六沙脊的形成及其沙尾下移;河道中央呈现纵长17km的水下沙脊,形成二槽一脊的W型复式河槽;团结沙外侧发育了北港北沙等地貌现象。

基于GIS长江口北港河段冲淤变化的可视化分析

利用GIS技术，建立长江口北港1973～2003年间不同时期的水下数字高程模型，以此作为基础资料，通过叠合分析不同时期的水下地形图，得到长江口北港不同时段相对的河床冲淤分布图．分析了长江口北港30年来河道的冲淤变化和演变情况，并计算了河道泥沙冲淤量．结果表明，GIS技术是研究河床演变规律的一种行之有效的可视化方法；北港河段在1973～2003年问整体呈冲刷之势，泥沙冲刷量为1．58亿m^3，平均每年冲刷0．05亿mz^3；北港河床航道稳定性较差，受南、北港分汉口演变的影响，北港河床逐渐演变．洪水在北港河槽演变过程中起着重要的作用.

长江河口南、北港河道挟沙能力研究

近年来,随着长江流域来沙量的减少,河口水沙动力条件以及河床地形必将发生一定程度的变化。通过对长江口南、北港河道连续9 d小潮至大潮水沙定点观测发现,小潮期含沙量较低,但随着潮流速增强,大潮期含沙量较高,表明泥沙再悬浮明显。通过实测数据分别给出大、中、小潮南、北港河道挟沙力经验公式,显示出潮流与含沙量具有良好的相关性,同时显示出潮流流速与挟沙能力的方次变化有良好的对应性。

长江口北港河势演变及趋势分析

根据长江口1977-2013年海图及2011-2012年北港洪枯季实测水沙、流速数据,结合历史资料对北港上、中、下三段南北港分流口、北港主槽、拦门沙河段的河势演变进行分析。结果表明:20世纪70至80年代南北港分流口河道更迭演变是导致北港河势变化的主要原因;1977-2001年为北港主河槽的调整期,河槽上段北偏,下段南偏;涨潮流导致北港北沙淤涨,且北港北汊分流比增多;目前北港洪、枯季落潮优势明显;洪季落潮输沙明显,枯季涨潮输沙较强;由于大量河口工程的建设,北港河势进入稳定期,适宜航道开发。

长江河口北港北汊河势演变及趋势分析

在分析长江口北港北汊河段实测水文资料及1977-2013年海图基础上,研究近30多年来该河段河势演变趋势及其影响因素。结果表明:(1)历史上,北港北汊河段经历了团结沙与北港北沙的交替更迭;(2)北港北汊是一个典型的复式河槽,其上段1995-2006年以冲刷为主,2006-2013年以淤积为主;中段1995-2013年均以冲刷为主;下段变化不大。(3)洪水导致了北港北汊复式河槽格局的形成,而北槽深水航道北导堤和横沙东滩促淤圈围工程限制了北港落潮水流通过横沙东滩串沟进入北槽,进而导致北港北汊分流增加,是北港北汊发展的重要因素。

长江口北港河势演变趋势及工程影响分析

为研究20世纪末以来,长江口北港上口通道的河势变化及重大工程的影响,对北港历年-5 m和-10m等深线变化、主泓线变化、典型断面形态变化进行分析。结果表明:北港主槽与其分流比存在一定程度的正相关性;20世纪末以来,北港上口分流通道相对稳定,但呈不断下移、逆时针偏转态势;北港逐步向单一河槽方向演变,主槽将恢复为上段偏北、下段偏南的微弯河道形态。分析结论说明:中央沙、青草沙工程的建成有利于继续维持北港这种发展态势,并使其在经过一段时间的调整后达到新的冲淤平衡。

长江口北港航道开发技术方案初步研究

北港航道是长江口航道的重要组成部分,也是今后长江口航道发展的重点之一。历史上北港河槽形态河势较不稳定,但近10余年来,随着长江口深水航道治理工程、新浏河沙护滩工程及青草沙水库工程等的实施,北港边界条件趋于稳定,河势稳定性进一步增强,具备了良好的航道开发条件。在河势分析基础上提出北港航道整治开发的技术方案,包括堡镇沙护滩方案和双导堤加丁坝的拦门沙治理方案。数学模型计算结果表明,航道整治效果良好,辅以一定的疏浚措施有望实现航道规划目标。同时,对北港航道的开发前景进行了展望。

基于尖点突变的长江口北港稳定性评价

利用尖点突变模式开展北港稳定性判别及定量研究,分析河口河势稳定性指标,选择断面宽深比作为河势变化的第一主控变量,为横向稳定性指标;河槽冲淤量作为河势变化的第二主控变量,为纵向稳定性指标,对北港河势进行评价及验证。结果表明:尖点突变模式可以较好地评估北港河势稳定性,北港主槽堡镇-团结沙河段1977-1992年间河势不稳定,之后河势基本趋于稳定;团结沙-口外拦门沙河段1977-2010年间河势基本稳定,2010-2013年不稳定。

长江口北港分流通道近期演变及治理措施

南、北港分流口河段是长江口河势演变最为复杂、最为动荡的河段,也是长江口河势演变的控制性河段,而该河段演变的重点又在于北港分流主通道的演变。依据该河段多年实测水下地形资料,对北港分流通道的历史和近期演变机理、趋势进行了探讨。分析认为,近期随着上下游河段一系列涉水工程的实施,明显抑制了历史上北港分流主通道"上提下移"的循环演变模式,但洪水以及扁担沙体的活动性,仍使北港分流主通道的稳定存在较大隐患。结合长江口综合整治规划,综合考虑河势、航道、水土资源利用等因素,进一步提出了稳定北港分流通道的治理设想。

长江口南、北港分汊口演变与治理

按输水输沙特征,中等潮汐长江口多年来保持“三级分汊,四口入海”地貌形态格局。第二级南、北港分汊口问题已成为当今发展重要障碍之一。近百年来南、北港分汊口呈周期性冲淤演变,1971年前后共约10年,中央沙头石头沙西10 km左右的分汊口位置最佳,河势归顺,河床稳定,南、北港都畅通。现今分汊口正处于剧烈变动时期,分汊口治理,南支及其下游河段的开发与工程须认真考虑其影响与对策。

基于数字高程模型的长江口北港多年槽蓄量变化及可视化研究

总结了槽蓄量计算中的常用的断面法、水沙平衡法和地形图量算法的原理和不足,利用1973—2002年的水下地形图为基础资料创建DEM,进行了精度分析;计算河道槽蓄量的大小;对不同时期的数据进行叠合分析,得到河道槽蓄量大小的变化及水下地形变化的可视化。结果表明:1)利用海图资料建立的DEM精度较高,其中1982年的中误差仅为0.78m。2)在1973—2002年间北港河段槽蓄量整体增大,即呈现冲刷之势,泥沙冲刷量为1.6×108 m3。在整个研究时段内,1982-1987年间槽蓄量变小,河道发生淤积。3)北港河床航道稳定性较差,河床逐渐演变。水流作用切滩下泄使大量泥沙迁移堆积;洪水造床作用在河口河槽演变过程中起着重要的作用。

大连长兴岛北港区波浪条件数值模拟研究

利用国际通用的MM5风场模式和SWAN浪场模式,通过推算影响工程海域的台风和寒潮大风天气过程,得到工程海域-30 m等深线处不同重现期设计波要素,然后采用MIKE 21 NSW和BW波浪数学模型,对工程规划方案设计波要素和港内波况进行了计算。结果表明:工程受N向和NNE向风浪影响相对较大,外海波浪传播至防波堤处无明显衰减;设计高水位重现期50 a时防波堤处最大H1%约7.3 m;防波堤对港内围堰掩护较好,建成后港内波浪条件明显改善。

苏北盆地金湖凹陷北港次洼古近系阜宁组二段页岩油富集特征及主控因素

通过解剖苏北盆地金湖凹陷北港次洼古近系阜宁组二段泥灰质页岩油藏,分析了成藏条件,确定富集主控因素。北港泥灰质页岩油藏埋深3660~3735 m,纵向上位于阜二段③~④亚段,属于典型的源储一体型油藏。油藏具有"四高一发育"特征,即高有机质丰度、高演化程度、高脆性矿物、高异常压力、天然裂缝发育。阜二段③~④亚段灰质泥岩和泥灰岩为优质烃源岩,实测有机碳含量平均为1.83%,S1平均为0.59 mg/g,有机质类型为Ⅰ型,Ro为1.1%,成熟度较高。原油的植烷、伽马蜡烷、孕甾烷、三环萜烷含量中等,形成于半咸水的烃源岩。阜二段泥灰岩脆性矿物含量平均为60.7%,以石英、白云石和方解石为主,实测孔隙度4.24%~8.76%,平均为7.04%;③亚段溶蚀孔发育,④亚段天然裂缝发育,声波时差计算压力系数为1.3。大面积分布的优质烃源是页岩油藏形成的物质基础,地质甜点控制页岩油局部富集,高异常压力是页岩油藏高产的关键,阜二段泥灰质页岩油藏具有较好的勘探开发前景。