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。

基于浮标站观测的伶仃洋河口湾极端风暴潮动力响应过程——以1822号台风“山竹”为例

基于台风“山竹”期间伶仃洋水域6座浮标站数据,采用主潮通量算法分析了该水域的动力特征,揭示了台风影响期间伶仃洋河口湾的动力响应过程。结果表明:台风登陆前1 d,伶仃洋整体水域气象环境开始受到明显影响,当日以北风为主且风速较小;台风登陆期间最大风速约30 m/s,为东北偏东风;登陆后,风速开始逐渐减小,以东南风为主。台风登陆期间,伶仃洋水域涨、落潮流速显著增大,潮位出现近9 h的持续上涨,湾顶最高潮位出现时间比湾口晚约2 h。台风登陆前和登陆期间,西滩中部水域形成一落潮通道,东四口门潮流以上溯为主,遭遇上游下泄洪水,导致网河区潮位持续上涨,水位平均抬升达约54 cm;登陆后,洪水动力持续增强和风速减弱,伶仃洋水域落潮历时显著延长。内伶仃洋流速剪切梯度峰值出现在落潮至落憩时段的近底层2 m水深范围内,台风登陆期间该范围明显向河床收缩;湾口剪切梯度峰值出现在落憩和初涨阶段的表层水域,受控于表层海面风速和风向变化,底层剪切梯度始终很小。

潮动力影响下辐射沙脊群的研究进展

从形态、形成时间、生成机制、粒径分布和物质来源、沙洲演变和水道稳定性等方面简述潮动力影响下辐射沙脊群的研究进展。上千年前因泥沙进入辐射状潮流场而形成了体积庞大、呈辐射状分布的沙脊群。在复杂的潮动力作用下,辐射沙脊群呈现外部冲刷、中心淤积,各潮汐汊道趋于稳定的演化特点。提出今后可以将地质研究和水动力研究相结合,在潮流场模拟中加入泥沙模块,运用长周期数值模拟技术重现辐射沙脊群形成和演变的全过程,以弥补现有研究的诸多不足。

钱塘江河口段潮动力对污染物稀释扩散作用探讨

本文采用了平面二维有限元数学模型模拟计算了钱塘江河口段的潮汐和潮流场,并建立了二维水质模型,分别在大、小潮情况下对该地区污染物的稀释扩散进行了计算。在此基础上,分析比较了在潮动力条件不同的大潮和小潮情况下污染物稀释扩散情况,发现在排放口附近区域浓度增量在大潮时较低,体现了大潮较强的稀释能力;在远离排放口的区域在大潮时的浓度增量则较高,说明更多的污染物在大潮时被挟带到了更远的地区。

珠江三角洲径潮动力数值模拟与特征分析

在显著人类活动或涉海工程已基本完成后的相对稳定地貌边界条件下,利用1D数值模拟方法,讨论了各种典型水文条件下珠江三角洲网河水文要素的空间分布,主要汊口的分流比及能量分布等径潮动力特征。结果表明:1)网河中高水位河道主要集中在西、北江网河干流的中上段,从网河顶端至口门,高低水位间的差值逐渐加大;2)网河区的涨潮流因来流情况不同差异较大,大水大潮期潮流界下移至口门段,枯水期潮流界上移,三角洲网河全域感潮;3)各主要汊口的分流比在各水期中均有相对稳定的分配关系,一般变化值小于5%;4)在网河区上段泄洪区,具有较大的能流率,枯水期,能流率普遍较小,但在网河区下段受潮汐影响显著的河道,则具有相对较高的潮能通量。Fr计算结果表明河道断面比能中重力作用相对惯性力要大得多。

海岛渔港防波堤建设的潮动力响应

采用平面二维数学模型模拟计算了杭州湾湾口北部崎岖列岛海域的潮汐和潮流场.通过计算舟山大岙渔港防波堤工程建造前后潮流场、潮位及纳潮量的变化,分析了海岛渔港防波堤建设的潮动力响应.结果表明防波堤工程的建造,对港内的纳潮量和潮波影响不大,但却改变了进出渔港的潮流流路和流速.尤其在渔港进出口断面,尽管断面面积缩小,但断面平均流速却未随之增大,反而有较大幅度的减小,最大流速减小约0.35 m.s-1.

长江口洋山港建设对附近海域潮动力影响研究

长江口洋山深水港工程建成后,洋山海域北侧边界发生了重大变动,引起水动力的变化,影响港区冲淤调整。从大量现场观测资料分析可知,一、二期工程建成后,落、涨潮流速在一期码头前沿剧减;三期工程北岸形成5.7km的平直岸线后,流速有所增加。对小洋山长时间序列潮位的调和分析表明,工程建成后主要分潮的振幅有所增加,近北岸水流局部滞流;海域水流在涨、落憩期间出现潮汐环流;海域东部出现壅水以及涨潮流主轴北偏和北岸水域涨潮流相对增强等现象。潮波运动的非线性效应和柯氏力效应增强的综合影响弱化了该海域的基本流场。

洋山港海域潮动力特征及其对工程的响应

距上海陆域外约32km的洋山港是以小洋山岛链为基础建造的中国首个离岸式深水港口,其港区陆域是通过封堵北岛链三个主要汊道并抛填成陆而成。大规模的封堵陆连工程改变了该海域的地形边界条件,海域潮动力特征也随之响应。通过对洋山港海域堵汊陆连工程前后潮位及潮流实测资料的分析研究,发现洋山港海域的潮动力特征主要表现在:海域潮波倍潮及复合潮增幅随工程的进行而增大,潮动力表现出明显的非线性特征;海域中部发生壅水;海域潮波向驻波性质变异并于憩流时段引发环状流场。

瓯江口潮动力过程研究

瓯江河口分布有岛屿、浅滩和复杂岸界,受到径流、潮和风等多动力因子的共同作用。该文基于非结构有限体积海洋数值模式FVCOM,建立高分辨精细化瓯江河口动力模式,研究河口及其邻近海域潮动力过程。利用实测水文资料,对水位和流速均进行了有效检验。结合实测潮位和流速资料,分别进行潮汐和潮流准调和分析,并系统分析了潮汐特征及4个主要分潮(M2、S2、K1和O1)等振幅线和迟角的分布和变化;分析了潮流性质、潮流椭圆要素(长轴、椭率和椭圆方向)的水平分布和垂向变化;研究了潮波进入瓯江口海域后的耗散过程和各组成部分对动量方程的作用。

人工半封闭海湾潮动力演变特征的数值研究——以威海金线顶为例

海湾潮动力数值模拟已随计算机科学的发展而得到近海工程界越来越多的应用。本文以威海金线顶人工海湾为例进行了二维水动力的数值模拟,经与实际测量数据进行对比验证,得出了在观测期间流速和水位的变化趋势;同时分析了金线顶半封闭人工海湾海水交换率以及海水的半交换期。结果表明,在涨潮以及落潮的不同潮汐条件下海湾北侧的水体流动比较活跃,而海湾南侧的水体则流动较慢。鉴于在威海市整体规划中将要在海湾南部修建游艇码头,故需要平稳的海面,但是要着重关注海湾内水体的交换周期,以防止湾内水质恶化对其生态景观造成的不良影响。

珠江磨刀门河口潮波振幅梯度与上下游动力边界的关系异变研究

强人类活动目前已经成为河口演变的主要动力。阐明流量驱动下河控型河口潮波传播演变过程及机制,对河口治理及人类活动的影响评价具有重要指导意义。以珠江磨刀门河口为例,研究了径潮动力阶段性演变特征。采用流量驱动的R_TIDE数据驱动模型探究了该区潮波振幅梯度和上下游动力边界(即上游流量和口门振幅)关系的变化规律。结果表明,在强人类活动影响下,各潮位站M_(2)分潮振幅明显上升(三灶站除外),且具有季节性差异和阶段性变化,灯笼山-马口河段的M_(2)分潮振幅沿程平均增大约0.07m,河段潮波振幅梯度平均增大约4.61×10^(-6)m^(-1)。研究潮波振幅梯度与上下游动力边界的阈值的关系表明,阈值效应主要出现在甘竹-马口河段。在强人类活动影响下,潮波振幅梯度阈值增大,相应的流量阈值增大,而振幅阈值基本不变。在达到振幅阈值之前,由于底床摩擦效应,大潮振幅衰减效应大于小潮,而在超过振幅阈值后,地形辐聚效应成为影响潮波振幅梯度变化的主要因素,大潮振幅衰减效应小于小潮。阈值的变化主要与流量、地形、摩擦等多因子耦合作用有关,当地形辐聚效应和底床摩擦效应达到平衡时,潮波振幅梯度与上下游动力边界之间则出现阈值效应。该现象的发现可为河口海岸防灾减灾和水资源管理等实际问题提供重要理论支撑。

内伶仃洋水域洪枯季余流及净潮通量时空变化特征

基于内伶仃洋水域4座观测站洪、枯季半月的连续观测资料,分析了该水域余流和净通量时空变化特征,探讨主要动力因子的作用规律。研究显示,内伶仃洋水域半月水深平均余流流速洪季不超过10 cm/s,枯季不超过5 cm/s,洪、枯季总体指向外海侧方向。湾顶水域水沙通量洪、枯季均呈自西向东净输运,且与径流动力呈强正相关。主槽水域接纳东、西两侧浅滩水沙后始终朝西南外海输送。西滩水域洪季水沙朝外海方向净输出,枯季变为朝西北侧上游方向净输送,洪、枯季均与径流动力呈强正相关;淇澳岛北侧西滩水域洪、枯季水沙通量均处于净输入状态,导致该水域不断淤浅。采用多元线性回归法对主槽水域表层余流与主要动力因子进行拟合分析,显示潮汐动力始终驱使表层水沙朝上游方向净输运,径流动力作用方向洪季指向外海、枯季指向上游,海面风则驱使表层水沙与自身方向保持一致;拟合公式中的常数反应了地转科氏力等综合作用下的内伶仃洋水域表层水沙西南向输运规律,且枯季较洪季更为明显。

三门湾近期水动力特性观测研究

利用2013年夏季包括大、中、小潮的三门湾大范围、同步水文观测资料,系统分析了三门湾近期潮动力的时空变化特征.结果表明,三门湾属于强潮海湾,湾顶处的各项潮汐特征值均大于湾口处.潮汐属于正规半日潮性质,潮波在向湾顶传播过程中浅水分潮增强明显.涨、落潮流历时相当,涨、落潮平均流速大小也比较接近,整体上优势流保持在45%~58%之间,涨落潮动力相对平衡.涨、落潮流矢表现出明显的往复流运动形式,整体涨落潮流向顺应三门湾的平面形态,主流向与湾内等深线基本平行.底摩擦对潮流的垂向结构作用明显,流速在垂向方向存在着明显的差异,大致成对数型结构分布,即表层或次表层流速最大,越靠下层流速越小,底层流速最小.各个测站之间,底层流速相对集中,越靠上层各测站之间流速大小差异越大,表层和次表层各站点之间流速大小差异最大.流速梯度极大值出现在急流附近,流速梯度的极小值出现在憩流附近.海床底部的粗糙度对流速梯度有着较大的影响.

地形和径潮条件变化对东江三角洲洪季连通性影响

河流连通性是河流生态系统的基本特征,具有季节差异的同时也受人类活动干预。建立一维水动力模型计算1999—2009年间人为扰动后地形改变和径潮条件变化对东江干流博罗—石龙河段及东江三角洲洪季连通性的影响。结果表明:东江干流及东江三角洲水系成环发育程度较低,河道共享性较高,平均节点连接率大于1;地形下切和径潮条件变化未改变结构连通性;输运连通性既受河道地形变化的影响,也受径潮条件变化的影响,其中河道地形下切使水量传输能力减小,河流输运连通性减弱;径流增大及外海潮动力减小均导致水量传输能力增大,河网输运连通性增强。研究成果可为东江三角洲防洪、水利工程规划及水生态环境等研究提供科学依据。

平原城市感潮河网水环境改善方案研究--以上海市淀北片为例

平原城市感潮河网区河网密、工程多、强感潮、控制难,如何利用平原感潮河网的潮动力引水,构建科学有序的引排体系,对于改善平原城市感潮河网水环境质量具有重大意义。以上海市淀北片为例,基于分级配水、控堰错峰、上蓄下排、有序自流的总体思路,提出淀北片畅流活水方案,并利用水动力数学模型对比分析了不同方案的河网流速变化情况。

潮汐作用下的滨海浅层地下水水质变化

利用雷州半岛东部滨海浅层地下水的逐时采样数据,分析潮汐作用下该区浅层地下水水质变化特征,结果表明:1)研究区地下水中主要离子均以Na+和Cl-为主,K+和2-3CO的质量浓度则低至可以忽略。其中,东海岛地下水水质较为稳定,各离子不具有明显的相关性,而南渡河和新寮地下水中各离子的变化具有准同步特征。2)南渡河地下水对于土壤的平均碱化危害程度最低,其次是东海岛,新寮地下水对于土壤的平均碱化危害程度最高,且大潮期尤甚。东海岛地下水对土壤的碱化危害程度随潮汐变化不大;南渡河和新寮则表现出大潮期地下水的土壤碱化危害程度大于小潮期的特点,意味着潮动力的增强导致海水入侵强度变大,进而加剧了地下水对土壤的碱化危害。3)就地下水受海水入侵强度而言,东海岛的平均受侵强度最大,但随潮动力变化不大,危害具有常态化特征;新寮地下水大潮期受海水入侵的最大强度高于东海岛,但平均危害则小于后者;南渡河受海水入侵程度最低,部分时段不存在海水入侵情况。4)各监测井地下水中Na+和Cl-具有同源性,是溶解性固体总量(TDS)的主要成分,也是引起TDS变化的主要原因。就TDS变化的剧烈程度而言,南渡河的水质波动最为显著,其次是新寮,东海岛水质维持在稳定的水平。5)南渡河和新寮可以通过监测地下水电导率的长期变化间接实现对水体矿化度及Na+和Cl-的长期监测;东海岛则不适合做精确的点监测,但可以考虑进行区间监测。

深圳河感潮河段洪水特性变化及成因分析

感潮河道洪水特性受陆海双相复杂动力的共同影响。选取深圳和香港的界河——深圳河,基于实测降雨、流量及水位资料,分析潮动力作用下2018年“0829”典型洪水的变化过程,并与流量量级和洪潮遭遇过程相当的2008年6月洪水进行对比,发现“0829”洪水期间河道中上部水位升高约1.4m,河道防洪压力增大。分析发现河道淤积、河道阻力增大和河口平均潮位抬升是导致“0829”洪水水位壅高的主要原因。

北部湾潮汐数值计算参数的试验

选不同的海底摩擦系数以及水平湍流摩擦系数，对北部湾的ｋｉ分潮进行了数值模拟试验。结果表明，当底摩擦系数取０．００２～０．００３，而水平湍流摩擦系数取１×１０２～５×１０３ｍ２／ｓ时其模拟结果与实测潮波系统比较吻合。潮波动力学方程中的底摩擦项对数值结果影响较大，而水平湍摩擦项对数值结果的影响不甚明显。

感潮河网区分汊河道险段成因试验研究

针对珠江三角洲受径潮动力双重作用、感潮河网区分汊河道险段成因较单一河道复杂的问题,选择典型分汊型险段,以动床物理模型试验为研究手段,在分析险段近期河床演变规律的基础上,研究了不同水文条件下分汊河道险段水动力特性和冲淤变化规律,探讨了险段变化成因。结果表明,分汊河道险段所在弯道水流特性明显,主流贴岸,易产生近岸冲刷,加之近期大洪水频发,是造成险段冲刷加剧的主要原因,而近期汊点分流变化,险段所在主干分流增强,加剧了险段冲刷;此外,感潮河网区受涨潮动力影响,枯水期支汊涨潮流顶托主汊,汊口水流动力减弱,有利于减缓汊口段险段的冲刷。

太阳耀斑的行星引潮力触发

阐述了太阳潮波动力学的概况，依据实际资料的统计结果指出：行星引潮力触发耀斑的效应随耀斑级别的增大而增强；对于３级及其以上耀斑，强潮汐触发较之弱触发的耀斑产出率之比高达９．３３；这个重要事实在预报地球和日地空间灾害性扰动方面，会有相当大的实际价值。