强潮作用下深圳河口水动力特性及治理对策

研究深圳河口在强潮作用下的水动力特性对深圳河口治理具有重要的指导意义,为此,采用物理模型模拟的方式,选取枯季大小潮和台风“天鸽”作为边界条件,分析了强潮作用下深圳河口的水动力特性。结果表明,深圳河口主槽涨落潮动力明显优于中滩,涨潮期间,从下游至南北槽分叉口过流断面束窄,流速呈增大趋势;枯水大、小潮涨潮动力基本相当,枯季大潮落潮动力强于枯季小潮;低水位期间,河口大面积露滩,几乎只有南槽过流,河床形态是影响河口流态的主导因素;风暴潮期间,河口整体水动力强,中滩流速明显大于枯季;由于风暴潮增水效应,河口水位高,滩面归槽流态不明显,中滩红树林对涨落潮流态影响大。根据水动力特性和行洪需求,提出了深圳河口生态固滩和主槽扩宽的治理对策。

强潮地区海底管线状态检测方法研究——杭州湾海底管线状态检测

针对强潮地区海底管线危险性大、且无法用常规方法进行检测的现状,提出一种基于海底声学探测技术的强潮地区海底管线状态检测方法,考虑到海底管线状态检测的主要目的是确定管线与海床面之间的空间关系,该方法选择了侧扫声纳系统、浅地层剖面仪和多波束测深系统等海底声学探测技术.在简要介绍了每种技术的工作原理之后,进行了海底管线状态检测流程的设计,并介绍了各类声学数据的采集过程和基于空间参考的声学数据处理方法,最后提出两种检测成果表达方式,即基于图表二维表达方式和基于ESRI公司的ArcEngine组件的三维表达方式.

强潮环境下的海滩剖面沉积特征——以春季广西北海银滩为例

海滩地貌动力状态是海滩过程和陆海相互作用研究中的重要内容,但目前国内对北部湾强潮环境下的砂质海滩地貌与沉积的研究相对较少。对2010年3月采集的北海银滩剖面高程与沉积物变化的资料进行分析,探讨此类海滩响应外在驱动力作用的地貌动力状态特征,结果表明:1)北海银滩地貌结构简单,地貌状态属于消散型类型。2)银滩沉积物类型为砂,并以细砂、中砂为主,沉积物分选性较好;此外,沉积物中砂的百分含量和中值粒径自陆向海逐渐减小,而极细砂的百分含量则逐渐增加。3)北海银滩横向剖面沉积物可区分为后滨、滩面和内滨3个沉积单元。后滨沉积物在风的作用下以跃移质为主;滩面沉积物因波浪形成的冲流作用而具有双向运动的性质;内滨沉积物主要受控于波浪和潮流的联合驱动作用而以跃移质组分为主。

强潮海滩响应威马逊台风作用动力沉积过程研究——以北海银滩为例

研究台风影响下的海滩沉积过程不仅可加深极端海况下的海滩冲淤变化理解,而且有利于海滩资源的保护与海岸工程保护。以强潮海滩——北海银滩为例,通过采集北部湾海区1409号威马逊超强台风作用前后的沉积物、剖面高程及水文资料,探讨强潮海滩的动力沉积过程。结果表明:1)台风作用前后的海滩沙丘-滩肩-沙坝体系的地貌状态基本不变,其中沉积物组分均为砂,细砂、极细砂和中砂三组分平均含量占所有组分的95%以上;与台风作用前比较,台风后的地貌在维持先前形态的条件下,发生局部侵蚀和后退,沉积物相对变粗且细砂含量增加了10%。2)台风作用后后滨沙丘侵蚀,且沉积物滚动组分增加;冲流带和滩肩前缘沉积物的搬运由双跳跃转为单一的跳跃形式。3)台风作用前后的海滩沉积物主要变化过程可由两个模态表征,其中主要模式反映了台风作用前后的海滩以细砂为主的动力沉积变化特征,该模式受控于区域波浪和潮汐的长期耦合作用,并以波浪为主导因素。台风作用前的次要模式反映潮汐作用控制下的海滩沉积横向振荡特征;台风作用后的次要模式表征了台风影响下的海滩横向沉积物偏粗、冲流带-低潮带振荡及其沉积分异过程。

强潮地区桥墩局部冲刷模型验证方法研究——以杭州湾跨海大桥桥墩局部冲刷研究为例

从建立强潮地区桥墩局部冲刷模型的重要性出发,简要介绍了通过水槽试验所建立的杭州湾跨海大桥局部冲刷模型.强潮特性使得杭州湾跨海大桥桥墩局部冲刷的实际数据获取难度较大,据此提出了基于海底声学探测技术的数据获取方案,即利用多波束测深技术进行桥墩局部海床高程测量、利用多普勒声学测量技术进行潮流测量等,同时结合底质钻孔取样进行底质分析.在介绍了实测数据的处理方法后,结合桥墩设计资料进行了模型参数的计算及模型验证,并根据桥墩实际情况对验证结果进行了相关分析,最后肯定了本方案对于强潮地区进行桥墩局部冲刷观测的适用性.

强潮区较高纬度移植红树植物秋茄的生理生态特性

以中国红树林引种最北界的乐清湾西门岛海域为研究地点,选择黄零为1.96、1.66和1.35 m 3个高程断面(每个潮水周期平均淹水时间分别为3.18、3.65、4.07 h),研究了1年生和4年生秋茄的生长、叶片的光合色素和保护酶活性、植株可溶性糖含量、游离氨基酸含量、离子含量等指标的变化。结果表明,当滩涂高程为黄零1.66 m以上时,每个潮水周期平均淹水时间低于3.65 h,1年生和4年生秋茄幼苗均可生长;当滩涂高程为低于黄零1.35 m时,每个潮水周期平均淹水时间高于4.07 h,1年生秋茄幼苗仍能正常生长,而4年生秋茄叶片叶绿素、类胡萝卜素总量、茎叶中的可溶性总糖和游离氨基酸含量、过氧化物酶(POD)活性以及K+/Na+比均显著降低,同时,叶片中的丙二醛(MDA)和茎、叶中Na+含量均快速上升,导致了生长缓慢。总体上说,较大树龄秋茄可生长在高程为黄零1.66 m以上,其原因是植株在每个潮水周期平均淹水时间少于3.65 h时仍能够维持正常的碳氮代谢。

强潮海湾温排水三维数值模拟

温排水排入海湾后,温差所产生的浮力效应,温排水趋于海水上层运移,随潮流的运动在呈现涨落分布。本文采用三维分层σ坐标斜压模型进行海湾流场和温排水温度场扩散的计算,通过分析温升场的平面温度和垂向温度分布,了解温排水对海湾温升的影响以及强潮海湾三维温排水的特点。

强潮海湾温排水的数值模拟

论文选用沿水深平均二维水动力及物质输运数值模型进行强潮海湾流场、温度场的计算,分析温排水在不同因素影响的温升包络面积,取水口温升变化的特点,分析了网格尺寸大小及综合海面散热系数对温升的影响。

强潮山溪性河口围垦后桥墩最大冲刷深度研究

山溪性强潮河口围垦工程的实施束窄了河口的行洪通道,由此可能降低河口固有涉水建筑物的安全稳定性.为此,在就河口围垦对桥墩冲刷影响进行初步分析的基础上,利用平面二维嵌套潮流数学模型以及一般冲刷和局部冲刷的半经验半理论公式,就霍童溪河口围垦工程实施之后下游云淡大桥桥墩的可能最大冲刷深度进行计算,结果表明,围垦工程实施后,洪水期间云淡大桥的桥墩冲刷还是相当严重的,有必要对桥墩采取相应的防护措施.此外,通过对桥墩最大冲刷深度的影响因素进行探讨,指出实际桥墩冲刷深度一般还是难以达到计算所得到的可能最大冲刷深度.

强潮作用下钱塘江河口潮余流特征研究

钱塘江河口是典型的强潮河口,研究其潮余流特征对于深入了解强潮特性及潮汐资源开发利用具有重要意义。采用钱塘江河口枯季大潮期沿程5个站点连续5 d高频次的流速、潮位、水深等观测数据,分析了强潮作用下潮流、水深及余流的时空变化特征,讨论了余流与水深、潮差的关系。结果表明:在强潮作用下,河口下游段水流向陆净输运,余流主要受斯托克斯余流控制;上游段水流向海净输运,余流主要受欧拉余流控制。大潮期前期阶段,向陆输运的余流促使河口段出现蓄潮现象,水深持续增加,后期阶段余流与潮差具有极强的相关性。

强潮动力条件下厦门湾低潮阶地型沙滩剖面变形的模拟研究

以厦门湾沙滩为研究对象,对强潮动力条件下低潮阶地型沙滩剖面变形进行模拟研究.厦门湾沙滩是一种典型的具有低潮阶地的海湾型沙滩,它具有低波浪能量和大潮差的特征.基于这种类型的沙滩剖面侵蚀和淤积机制提出一个基于过程的一维计算模型,对在通常波浪条件下沙滩中长期的剖面演变进行预测.采用厦门湾观音山沙滩剖面变化的实测数据对模型进行验证,两者具有较好的一致性,其最大相差在0.4 m以内.该一维计算模型能够较好地预测低潮阶地型沙滩剖面侵蚀和淤积的一般趋势和程度.模型计算表明,在波浪和潮汐共同作用下,沙滩滩面斜坡带的上部发生侵蚀,而斜坡带的下部则产生淤积,从而在一段较长的时间内使滩面形态趋于平缓.单是由潮汐引起的剖面泥沙输运虽然很小,但是在潮汐的作用下,破波带沿着沙滩上下变动,从而引起潮差范围内一个较宽区域的剖面侵蚀.

强潮急流河段大直径桩基钢护筒沉放关键技术

嘉绍大桥地处世界闻名的钱塘江涌潮河段,桥位区水文条件复杂,河床宽浅,潮强流急,冲淤剧烈。在强涌潮区进行桩基础施工是大桥建设的一个技术难点,而钢护筒的沉放是否顺利是桩基础施工的关键所在。通过选择合理的钢护筒下沉时机,采用大刚度的简支导向架进行导向定位,配合大功率振动锤振动下沉,分析桥位区水文特点,有针对性的采取防冲刷和纠偏措施并实时进行监控等,顺利完成了114根大直径桩基钢护筒的施工,下沉精度全部达到设计要求。

强潮狭长海湾中垂直涡黏性系数与底拖曳系数的估计

垂直动量交换与底拖曳应力的准确刻画是目前区域海洋环流模拟中的主要困难,而基于现场观测的垂直涡黏性系数与底拖曳系数的估计是解决这一问题的最有效途径。本文通过3个海床基观测平台在1个强潮狭长海湾中的成功应用,获得了观测站位处水位、平均流速和高频湍流脉动的2周日连续观测资料,并由此计算分析了垂直涡黏性系数和底拖曳系数。结果表明:垂直涡黏性系数(AZ)具有显著的潮内变化,在M2分潮流占优的观测海区,AZ大致呈M4分潮变化,但同时存在明显的涨-落潮不对称性,涨急时较大,落急时较小。在垂向上,AZ大致呈抛物线分布,其最大值出现在底上4m左右,约为5.4×10-3 m2.s-1。基于方差方法和动量平衡法所估计的底拖曳系数的平均值分别为0.17×10-3和0.81×10-3,表明在岸线和底形复杂的狭长海湾内,形状阻力对底摩擦的贡献可显著大于界面阻力,数值模式中必须充分考虑形状阻力的作用。

江苏弶港附近强潮环境有孔虫埋葬群特征及其地质意义

江苏弶港附近若干近岸强潮环境,包括海滨沼泽、潮间带浅滩及潮流沙脊,其表层沉积物中的有孔虫埋葬群由41属98种组成,本区可划分出两个组合区,三个亚区。各亚区的平均复合分异度H(S)值变化于2.4—2.99之间,均远远高于黄、东海沿岸一般的海滨沼泽及潮间带浅滩。在所有取样点中,H(S)值最高为3.31,该点(534站)竟位于距陆地最近、滩面最高的海滨沼泽上;而H(S)值最低为1.68。该点(233站)却位于潮间下带的外缘。本区某些H(S)高值的异常分布及逆向梯度分布,可与环境的盐度、深度、温度因子无关,而与强潮、风暴潮以及不同方向的潮流汇合带等特殊动力因子有关。本区N(50克干样)等值线图表明,在淤蚀多变的强潮环境里,N值主要不是与沉积速率有关,而是与沉积体的年龄有关。 弶港附近湖滩有孔虫埋葬群的特殊组合及其特征参数分布模式,为在地层中辨认这类近岸强潮环境提供了参考标志。

强潮河口排桩式丁坝局部冲刷试验研究

通过对强涌潮作用下单排及双排桩式丁坝局部冲刷的试验研究及钱塘江河口直立式丁坝局部冲刷的调查分析 ,认为在以粉沙土为基础的强潮河口利用抛石护桩可大大地缩短板桩的长度及减小截面尺寸 ,从而达到减少投资和增强排桩式丁坝自身稳定性的目的。通过试验 ,得到了强潮河口排桩式单、双排桩丁坝在块石防护下不同部位的局部冲刷特征。此外 ,半圆形透水坝头可使坝头冲刷坑深度提高 0 5～ 1 0m。

强潮高浊度海域坐底结构物稳定性分析

为满足强潮高浊度海域海底观测网布设需求,以潮动力强、泥沙浓度高的舟山群岛螺头水道为例,研究坐底结构物的稳定性。对3种形状的观测网坐底混凝土结构体进行计算分析,结果表明3种结构体抗滑安全系数2.22~7.40,抗倾覆安全系数1.59~1.64,沉降14.32~43.60 mm,地基承载力符合规范要求。针对冲刷可能导致的结构倾斜,建立结构体泥沙冲淤三维数值模型,分析了3种结构体的局部微流场与底床冲淤特性。模型结果表明,3种观测网坐底结构体在强潮流高浊度海域中符合稳定性要求,其中圆台结构体的稳定性最好。

基于FVCOM的强潮海湾三维潮流数值模拟

采用三维非结构网格、有限体积的河口、陆架和海洋模型FVCOM模拟强潮海湾三门湾的三维水动力特征.模拟研究表明:FVCOM模型能很好地用于类似三门湾这样的具有复杂岸线、地形、多汊道的强潮海湾;由于垂向混合较强,三门湾表、底层的流场及余流场结构基本一致;受大柴门、田湾山诸岛复杂岸线、地形影响,大柴门、田湾山诸岛连线以西诸水域,余流总体上指向东南向外海;大柴门、田湾山诸岛连线以东至花岙岛的满山水道水域,余流呈顺时针环流结构,最终沿石浦水道净泄入海;FVCOM模型的干湿判别功能基本能较好地反映涨落潮过程中强潮海湾的滩地出露特征.

钱塘江强潮顶冲地段围堰的施工

针对钱塘江赫山湾段涌潮影响大、涂面高程低的特点,阐述了围堰结构设计、围堰施工时促使钱塘江涂面自然淤高所采取的技术措施及围堰施工方法.

强潮环境下小型海岛海滩修复方案数值模拟研究

应用FVCOM模型对强潮环境小型海岛(平潭大屿岛)周边海域开展了潮汐潮流数值模拟研究,结果表明大屿岛周围潮波为前进波,潮流与潮位变化同步,潮流在高潮(涨急)时由北向南流动,低潮(落急)时由南向北流动,且潮流流速较大.平潭大屿北侧海滩属于典型的岬湾海滩,波浪作用为主要的动力因素,其南侧海滩在波浪和潮汐动力作用下形成的沙滩岸线与海流流向基本平行,潮流起到了一定的作用.针对平潭大屿岛两个沙滩不同的动力特性提出了相应的海滩修复方案,并应用XBEACH模型对强浪作用下海滩剖面演变进行了计算分析.

强潮海域近岸掩埋海底管线裸露原因分析

近岸海底管线铺设时常常掩埋于海床以下,在长期运行过程中受多种因素干扰而发生裸露,对管线安全运行造成一定威胁。以杭州湾海域册镇海底管线为例,利用多年路由检测资料分析管线掩埋状态发展规律及裸露位置特征,结合海床演变分析发现管线所在海域整体略有冲刷,加上镇海侧围垦工程引起的局部海床冲刷,是管线发生裸露的主要原因。