基于浮标站观测的磨刀门洪枯季径潮动力作用规律及相关性分析

为揭示磨刀门主要动力因子对潮流运动的作用规律,采用主潮通量算法计算洪枯季半月不同时间尺度下的潮流动力特征值,采用多元线性回归法对特征值的相关性进行拟合分析。结果表明,磨刀门水道内平均落潮流速洪季比枯季总体大约14%,但涨潮平均流速仅为枯季一半;水道内洪季余流流速很大,枯季可忽略不计;口门外东汊和西汊涨潮流态洪季存在相互顶托,枯季均为西南向,洪枯季余流流速西汊均大于东汊,近底层水深范围存在逆时针半环流结构,且枯季尤为明显。潮汐动力和海面风对水道内余流影响较小,径流动力洪季影响显著、枯季影响很小。由于洪季径流动力强劲,东汊和西汊净潮通量变化规律一致;枯季磨刀门水道净通量主要输运至东汊水域,随沿岸流朝西南方向输运进入西汊,然后随离岸流朝南侧外海方向输出,符合口门外逆时针半环流结构的输运特征。

长江中下游洪枯季泥沙絮凝研究

基于2008年1月(枯季)和2012年8月(洪季)长江中下游实测水沙资料,发现洪枯季悬沙絮凝特性存在显著差异,枯季絮凝程度比洪季显著偏高,与长江河口情况相反。进而从水动力和泥沙特性两个方面对比分析了中下游淡水絮凝的主要影响因素,结果表明在流速较小时,小于1m/s,流速增大能够促进絮凝;而当流速较大时,流速继续增大不利于絮团的发育。此外,随着含沙量的增大,絮团有效密度增大,指示絮凝程度降低。悬浮泥沙分散颗粒越细,絮凝程度越高,并且大絮团主要由黏土组分构成。

甬江洪枯季水沙特性分析

基于2010年7月(洪季)及2011年1月(枯季)甬江水文、泥沙观测资料,从潮位特征、涨落潮历时、流速、潮量、含沙量分布和输沙能力等方面分析甬江洪枯季水沙特性.分析表明:(1)甬江洪季最高潮位、最低潮位、平均潮位和最大潮差略大于枯季.(2)洪季大潮的平均涨潮历时比枯季长,平均落潮历时比枯季短,小潮时则相反.(3)甬江洪枯季断面垂线平均流速表现为大潮大于小潮,落潮大于涨潮,流速沿程增加,进潮量与涨潮差线性相关;(4)断面垂线平均含沙量呈现枯季大于洪季、大潮大于小潮的特征,且含沙量的垂线分布为Ⅱ型;引入背景含沙量,建立了洪、枯季的水流输沙能力公式.

长江口滞流点洪、枯季移动的数值分析

为研究长江口滞流点位置的季节变化,利用Delft3D-Flow模块建立长江口二维潮流数学模型,通过实测水文资料对模型进行验证。在此基础上,模拟长江口各汊道洪、枯季滞流点移动情况,并从各汊道沿程断面的落潮量、涨潮量和落、涨潮量之比3个方面进行了水动力分析。结果显示:洪季,北支滞流点在八滧港东北方向约1.9km处;在南支各汊道中,北港滞流点位于鸡骨礁东北方向约10.0km处,北槽滞流点位于牛皮礁东南方向约3.8km处,南槽滞流点位于大辑山东北方向约14.1km处。枯季,除北槽外,其余各汊道均出现两个滞流点,且北支的两个滞流点相距最远,分别在灵甸港西南方向约3.2km处和六滧港东北方向约3.1km处;北港滞流点分别在鸡骨礁西北方向约25.8km和20.2km处,北槽滞流点在横沙以西约5.3km处,南槽滞流点分别在中浚西北方向约6.5km和东北方向约5.5km处。北支洪、枯季滞流点的移动距离为4.6~53.3km,北港、南槽洪、枯季滞流点的移动距离分别为22.0~27.7km和34.6~39.2km,而北槽洪、枯季滞流点的移动距离最大,为57.1km。长江口各汊道滞流点的移动反映了河流径流和海洋潮流的综合作用。

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。

长江口水动力特征的洪枯季差异分析

利用自主建立的长江口积深二维动力数学模型,模拟了径流和潮流作用下,长江口洪、枯季水流的动态过程,并从潮位特征、涨落潮历时、流速等方面,对其洪枯季水动力特性差异进行了分析。这些成果与相关实测相吻合,反映了长江口洪、枯季水流运动特征,突出径流与潮流的主要综合作用,为进一步模拟长江口洪枯季的主要演变过程打下了基础。

珠江河口澳门机场周边水域洪枯季潮流动力环境分析

基于对澳门机场周边水域往年同步实测水文资料的分析,对该水域涨落潮流速流态、余流和涨落潮历时等因子的变化规律进行了探讨。研究显示,该水域洪季涨潮流向以N～NNE向为主,枯季则呈现整体向西偏转,以NNW～WNW向为主;落潮流则以S～SW向为主,洪枯季和表底层变化不大;从余流分布来看,余流流向与落潮主流向基本一致,机场南侧水域余流大于北侧,洪枯季表层余流相差不大,但洪季底层余流显著大于枯季;从涨落潮历时之比来看,该水域整体涨落潮历时之比小于1、表层涨落潮历时之比小于底层以及机场南侧水域涨落潮历时之比小于北侧,显示水域整体涨潮历时小于落潮历时、北侧水域涨潮历时大于南侧水域以及表层涨潮历时小于底层的规律,该规律结合澳门机场周边水域平均落潮流速大于涨潮流速的实际情况形成了水沙向口门外的净输运,与该水域余流的分布形态和流向一致。

长江口拦门沙河段航道回淤的波浪动力环境Ⅱ:洪枯季作用差异

开展了长江口拦门沙河段波浪对河床作用的洪枯季差异及规律研究,结果表明：1）长江口拦门沙河段波能随周期的分布曲线在洪季表现为“窄峰”特征,波能主要集中在4.0~7.0 s,而洪季表现为“宽峰”或“双峰”特征,波能主要集中在4.0~12.0 s;2）与枯季相比,洪季长周期的高能波发生频率及其波能所占年总波能的比例显著提高,其中波能增加数十倍;3）长江口拦门沙区域的波浪按周期可分为3种类型,即低能波、高能波以及过渡波,其中低能波对拦门沙区域的深水河床基本无作用,高能波对拦门沙区域的深水河床作用非常显著,但过渡波对拦门沙区域的深水河床作用不确定,视波向变化而定。

长江下游通州沙河段洪枯季水沙特性观测分析

为增进对长江下游通州沙河段暗沙、浅滩滩面水沙特性及近底泥沙运移现状的认识，首次在该河段引入坐底式综合观测系统，通过各型自动水沙观测仪器获取通州沙河段洲滩及主槽的洪枯季近底层水沙运动过程并展开分析。实测数据表明：该河段落潮水动力＞涨潮；涨潮动力深槽≥高滩＞低滩，落潮动力深槽≥低滩＞高滩，大潮＞中潮＞小潮；水流旋转性则表现为低滩＞高滩＞深槽；且水动力与潮差间有较好的线性相关关系，相关系数基本均大于0.9；近底悬沙含沙量表现为落潮＞涨潮，大潮＞中潮＞小潮，深槽＞低滩＞高滩，洪季为枯季的1.5～2倍，该河段枯季期间近底悬沙含沙量与水动力因子v2/（gh）的线性相关系数为0.5左右，洪季在0.6～0.7，据此建立的输沙能力公式可用于该河段浅滩及深槽的近底层悬沙输沙能力推算。

太仓武港码头洪枯季水沙特性变化分析

针对季节性径流对河口区域水动力条件影响较大的问题,对长江太仓武港码头进行了洪枯季水沙特性变化研究。采用原型观测的方法,将2018—2019年洪枯两季潮位、潮流、含沙量、悬移质和底质测验数据进行对比,分析了工程区域洪、枯季水沙特性变化。结果表明:工程区域潮位变化受径流影响明显;工程区域为典型往复流,洪枯季涨落潮流向基本一致;水文测验期间枯季含沙量整体上略小于洪季含沙量,差异幅度为5.88%~25.67%;洪枯季悬移质中值粒径基本相同;底质组成主要为黏质粉土、黏性土、细砂。

珠江三角洲河网流量的时空变化及影响因素

珠江三角洲河网形势复杂,水沙分配变化多样。本文研究珠江三角洲河网间隔近20年(1999—2017)的16站位的同步洪枯季径流分配格局变化和原因,为防洪减灾、航道输运等河口工程和管理提供重要参考。采用洪季(1999年7月、2017年7月)与枯季(2001年2月、2016年12月)珠江河网16个重点测站同步径流量观测数据进行流量分配变化研究。结果显示:洪季河网上游流量约为30 000 m^(3)/s,是20年前的0.92倍,主要受降雨量减少的影响;枯季珠江河网上游流量为7 500 m^(3)/s,是20年前的2.3倍,主要是由于上游水库建设,对洪枯季入网流量进行调节的结果。1999—2017年马口站分流比变化不显著,但呈现增长趋势(洪、枯季分别增长2%、7%),主要由于1999年后西江河道下切更为严重造成,但仍小于20世纪90年代以前。20年来洪、枯季流量最大的三个入海通道一直为磨刀门、虎门和洪奇沥。对于整个河网来说,马口、三水以及其他各分汊节点分流比虽有所改变,但相对稳定,入海通道也保持不变,说明珠江三角洲近20年来保持径流分配以及入海通道流量的相对稳定性。

珠江磨刀门河口悬沙浓度变化特征分析

根据2011年枯季和2012年洪季在大、中、小潮期间的多点同步现场观测资料,分析研究了磨刀门河口悬沙浓度变化特征。结果表明:磨刀门口悬沙浓度纵向分布呈近岸高,远岸低的趋势;横向分布具有季节性差异,洪季主槽大于滩地,枯季滩地大于主槽;垂向分布洪季主要以斜线型分布为主,枯季主要以抛物线型分布为主。潮周期平均含沙量大潮普遍大于中、小潮;洪、枯季磨刀门口外落潮含沙量普遍大于涨潮含沙量。洪季含沙量混合较为均匀,落潮时含沙量增大,涨潮时含沙量减小,枯季含沙量分层明显,。受波浪潮汐作用,一个周期内有多次明显的再悬浮过程,涨潮时增大,落潮时减小。

2019年长江口南北槽水域表层沉积物特征分析

为探究长江口区域最新的泥沙运动特征,于2019年枯季(1月,21个样本)和洪季(8月,58个样本)在长江口南北槽及周边区域现场取样河床表层泥沙样本,测量了样本的中值粒径和级配分布。采用Folk-Ward公式计算了泥沙样本的粒度参数(分选系数、偏度和峰度),并分析了沙样本内磁性物质含量。基于上述泥沙物理参数,进一步对比分析洪枯季研究区域河床表层泥沙的时空分布变化特征。分析结果表明北槽内洪枯季泥沙样本中值粒径空间分布特征一致,南槽中段洪季泥沙样本中值粒径远小于枯季泥沙样本中值粒径,南槽其他区域洪枯季泥沙样本中值粒径空间分布特征一致。同一中值粒径下,不同沙样本(中值粒径大于63μm)各粒度参数之间差异显著,而泥样本(中值粒径小于63μm)粒度参数间差异相对较小。此外,磁性物质含量测量结果表明枯季沙样本磁性物质组成的空间分布存在一定的差异,而洪季沙样本磁性物质的空间分布相对均一。

海南岛南渡江和万泉河演变特征及其驱动因素

为揭示近年来海南岛南渡江和万泉河的河床演变特征及其主控因子,基于2008—2021年和1994—2021年间南渡江龙塘站和万泉河加积站实测断面资料,分析河床断面演变特征,并结合同期水文数据进一步分析河床演变的控制因素。分析结果表明:两站的河床演变特征均在2015年前后发生转变,龙塘站由“全年淤积、断面萎缩”转变为“全年冲刷、断面扩张”,加积站则由“洪冲枯稳、断面扩张”转变为“洪冲枯淤、冲淤平衡”。人类活动是河床演变特征发生转变的主要驱动力,水土保持工程的实施促使龙塘站河床由淤转冲,而水库对径流的调节引起加积站河床年内冲淤发生变化。来沙强度与断面面积间形成了较好的幂函数负相关关系,来沙强度变化是河床演变的直接原因。

长江宜昌站径流变化过程分析

采用长江流域宜昌、寸滩和武隆站长系列水文资料,借助Mann-Kendall统计分析、dbN小波分析、径流集中度与集中期等方法对宜昌站几十年来径流量年际和年内变化,尤其是三峡工程运行对宜昌径流变化的影响进行了分析。结果表明:近60年来宜昌站径流汛期有显著减少趋势,枯季则有不明显增加趋势,年内分配比例也发生了变化,在2000年-2010年时段表现最明显;2000年后,宜昌站2月(径流量最小月)和10月(汛期末端)径流有突变现象,径流跳跃点(2006年)恰好与三峡水库二期蓄水时间一致。径流变化的时空分析结果证实,三峡工程运行加剧了长江上游径流汛期减少与枯季增加的趋势,使年内分配差异减小。枯季水库增泄发电使同期坝下游径流量增加,保证了中下游枯季基流量;汛末蓄水使同期坝下游长江径流量减少,可能使枯水年中下游提前进入枯水季节;这必将对长江中下游地区的水资源利用乃至生态环境产生深远影响。