黄茅海盐度特征及其盐水楔活动范围

通过1992年冬、夏季盐度资料分析,认为黄茅海的盐度最大值和最小值均发生在涨憩和落憩时刻,通常比潮位的峰、谷值滞后1～2h.盐、淡水主要呈缓混合和强混合型.盐水楔活动范围较大,夏季随涨、落潮进退于赤鼻岛与栏门浅滩之间;冬季逼近口门,咸水可入侵到河口内陆20～50km.

黄河口拦门沙与盐水楔特征及其演变

黄河口存在一个成型堆积体，称拦门沙。多次实测结果，其长度约3～7km，宽度与河宽相同，横亘于黄河尾间与海水相连接处。随着河口延伸，拦门沙也向海推移，淤积最多的部位是前缘急坡区。在拦门沙以上河段，由径流挟带的泥沙和涨潮流引起的悬移泥沙，形成一高含沙区，此高含沙区在洪水时向下移动，在枯水时向上移动，泥沙在这3～7km范围内大量落淤。由于拦门沙的阻拦，水流在拦门沙处受阻而在其上游不断出汉。黄河口的盐水楔在径流较大时，属缓混合型；枯水季节是强混合型。盐水楔上下游运动的范围与拦门沙的长度基本上吻合。

盐水楔运动规律的研究述评

对国外通过室内试验、野外观测、理论分析和数值试验等手段，在盐水楔的产生、运动、宏观特征及内在机制等方面在近半个世纪以来所取得的主要研究成果进行归纳，形成一个比较完整的体系，并对其发展历史、当前水平及今后研究方向提出了笔者的见解。

闽江河口盐水楔活动的研究

闽江河口丰水大潮期盐水入侵过程中可见到盐水楔.通过对1992年大潮丰水期一个潮周期的氯度监测资料分析,探讨了闽江口盐水楔的形成、发展和消退过程,并分析了盐水楔活动对闽江口水质、河口水文环境,以及河口沉积的影响。

磨刀门水道垂向盐水楔及其流动的二维精细模拟

磨刀门水道观测结果发现,在盐水上溯过程中盐水楔存在与流动相关的典型内部结构.模拟盐水楔结构对盐水运动的作用,针对盐水楔结构及其运动和变化特点,提出河口盐水运动的精细模拟计算方法.盐度垂向分布计算结果与实测结果较为接近,速度垂向分布计算误差较大.在连续24h大潮中盐水楔垂向二维运动的模拟计算结果显示,涨潮阶段盐水楔间断结构保持稳定并向上游运动,最大流速出现在河道中部间断面附近;落潮阶段盐水楔的间断面结构溃灭并向下游移动,垂向最大流速出现在水道表层.

污水排海管扩散器中盐水楔阻塞的研究

通过物理模型试验，研究了污水排海管扩散器中盐水楔阻塞的形成和冲洗的机理以及影响因素；建立了盐水楔阻塞的临界冲洗流量及相应的临界密度弗劳德数的理论计算模式。

基于底层盐水楔扰动的磨刀门咸潮上溯防控研究

基于MIKE3研究扰动底层盐水楔实现抑制咸潮上溯的最优化方案。结果表明,在河道底部喷水扰动盐水楔可以有效减弱底层盐水浓度,且存在最优喷水流量与最优喷水点。当喷水流量小于该值时,咸潮上溯距离随流量的增大而减小,当大于该值时,咸潮上溯距离随流量的增大反而会增大;最优喷水流量从小潮到大潮逐渐增加,且随着径流量的增大而减小,如径流量为500 m/s^(3)时,小、中、大潮期间的最优喷水流量分别为20 m/s^(3)、20 m/s^(3)和25 m/s^(3),减少的咸潮上溯距离分别为3.82 km、3.40 km和1.18 km。随着径流量增大,取得最佳抑咸效果的最优喷水点位置逐渐向下游移动。针对珠江河口的特殊径潮环境,盐水楔扰动的抑咸效果在小潮和中潮期间较好,在大潮期间相对较差。

盐水楔运动水槽试验研究

当径流进入弱潮河口时,盐水从底部侵入形成盐水楔。在高度分层型河口中,盐水楔现象十分普遍。通过咸潮水槽物理模型试验,研究在径流量、潮汐强度以及平均水深的作用下盐水楔形状变化规律。试验结果表明:盐水楔入侵长度随径流量的增大而减少,随潮差的增大而减少,随平均水深的增加而增加;无潮时的盐水楔入侵长度与密度雷诺数和密度弗劳德数正相关。

磨刀门水道具有垂向间断和连续结构的盐水楔

通过在珠江河口磨刀门水道中盐度和流速的垂精细观,第一次证实了磨刀门水道中盐水楔存在垂间断和连续分的典型结构,并发现盐水楔的结构与河口潮涨潮落的流动紧密相关联.小潮与大潮时的盐水都是高度的,但盐水楔垂结构同.小潮期间盐水楔长时间存在有垂间断面的结构,流动基本上为两流,出现较长时间的上落、下涨的流动现,且盐水的上溯能力强.大潮期间盐水楔有明显的进退,但涨潮时和落潮时的盐水楔结构完全同.涨潮时盐水楔现垂盐度有间断面的结构,下高盐水区涨潮流速大于上流速;落潮转流出现时盐度的垂间断面溃灭,盐水楔现垂盐度连续变化的结构,对应落潮流速为表流速大、底流速小,流速的垂变化是连续的;大潮盐水楔结构变化明显,但盐水上溯能力较弱.

浑水环境盐水楔界面泥沙悬浮动力特性实验研究

为加深了解河口盐水楔对径流悬浮泥沙的水动力影响,该文在不考虑絮凝的条件下进行均匀沙浑水环境盐水楔实验,利用声学流速剖面仪ADVP测量紊动流速,结合声强散射信号反演计算泥沙浓度,分析盐水楔界面紊动特征、分层系数和涡旋长度尺度与泥沙浓度变化的关系趋势。结果表明,盐水楔界面紊动增强,并随界面不稳定过程的发展而变化,界面中心上层变化更为明显;从盐水楔头部往后,分层系数和涡旋长度尺度逐渐增大。与此相应,界面中心以上形成泥沙高浓度团块带,前锋过后,团块带垂向最大泥沙浓度逐渐缓慢减小,团块之间的连贯性减弱,而团块带厚度逐渐增加。因此,界面紊动发展和不稳定波过程是界面泥沙浓度变化的主要水动力因素,分层流紊动涡旋长度尺度对泥沙浓度增加的高度范围有重要影响。该研究结果可为重力流界面泥沙运动精细数值模拟验证和盐水楔河口细颗粒泥沙悬浮输移综合分析提供相关参考。

截渗墙设计对水库海岸带预防海水入侵的影响

为探究海岸水库处于低水位时,不同深度与位置工况的截渗墙对滨海潜水层海水入侵的防治效果,在物模实验验证的基础上采用SUTRA模型建立了具有代表性的二维海岸模型,对有、无截渗墙、截渗墙底部到潜水层底部距离分别为14,12,10 m和截渗墙到海洋边界分别为70,65,60 m工况下的潜水层中水盐分布、水流运动特征、物质输移规律和地下水入侵动力情况进行模拟。结果表明:1)截渗墙能够显著减少海水入侵距离,且对于有海岸水库的滨海潜水层的海水入侵防治效果更加明显,减少幅度为19.5%;2)截渗墙越深入潜水层或越靠近海洋边界,对海水入侵的防治效果和潜水层淡水储量的增加效果越明显,内陆物质输移越慢,海侧物质输移越快;3)截渗墙能有效阻止潮汐的波动向内陆的传播,且截渗墙越靠近海洋、越深入潜水层,效果越明显。研究进一步明确了海岸水库地区截渗墙作用下海水入侵的特征与规律,其成果可为优化截渗墙空间设计提供模型参考和理论指导,并为海岸水库建设和科学管理提供科学依据。

长江河口浮泥形成机理及变化过程

1976年以来 ,在长江河口盐水楔和最大浑浊带活动的河道进行了 2 0余次现场观测。本文在现场观测资料基础上 ,确认长江河口浮泥由细颗粒泥沙组成 ,中值粒径在8— 1 1 5μm ,小于 2 μm的粘土占 2 8 1 8%— 36 39%。长江河口浮泥是悬沙在盐淡水混合环境中絮凝沉降于近底和风暴潮再悬浮泥沙形成的高浓度浑水层。在成因类型上分为憩流浮泥、盐水楔浮泥和风暴潮浮泥 ,第 1种在涨或落潮转流期低流时形成 ,规模大 ,厚度薄 ;第 2种在盐水楔发育时形成 ,规模较小 ,厚度较大 ;第 3种在大风后形成 ,规模大 ,范围广 ;若三者相遇 ,则浮泥厚度和范围最大。浮泥具有洪枯季、大小潮和风暴周期变化规律。长江河口河道宽浅 ,但河槽中动力作用较强 ,自然状态下浮泥层比较薄 ,在人工疏浚河槽中可以出现 1 0m多厚的浮泥层。浮泥层的变化与河口拦门沙的冲淤有良好的正相关。

异重流交界面波动失稳条件

本文讨论盐水或浑水(浮泥)交界面在水流作用下,发生不同振幅和频率的交界面波动,乃至界面波失去稳定时的水力和介质密度性质的条件。通过试验观察浮泥层在水力作用下交界面波动以及界面波失去稳定时的物理现象,测定了界面波破碎的临界流速。该结果与盐水的临界流速试验结果,可用于估计两种异重流交界面的临界流速。进一步的研究发现用Keulegan的界面波失去稳定的条件,即Uc和(νgΔρ)/ρ1/3的关系,也可估计其临界流速。由于盐水和浑水的运动黏滞系数ν与密度差的关系有相同的规律,故可用较简单的密度差和临界流速的关系线,估计界面波失去稳定时的临界流速。

基于水幕方法的珠江河口抑咸对策

基于数值模拟手段,论证水幕方法扰动底层盐水楔实现抑制咸潮入侵的可行性。结果表明,在磨刀门河道上游深槽设置水平喷水干扰盐水楔,可以有效减弱底层盐水浓度,在底部高盐水团附近喷水的抑咸效果优于其他断面,并且喷水流量存在最优值,当小于该值时,咸潮上溯距离随流量的减小逐渐增大,当大于该值时,咸潮上溯距离随流量的增大逐渐增大。进一步研究发现磨刀门河口地区小潮期进行盐水楔扰动的效果最好,低盐度等值线(≤0. 5‰)向外海退缩程度显著,有利于河口区取水。

水库对海岸带海水入侵影响的数值模拟研究

修建海岸水库是满足滨海地区淡水资源的保障的一个重要方式,为了进一步分析海岸水库的建立对滨海含水层的海水入侵的影响,采用SUTRA(saturated-unsaturated transport)模型建立具有代表性的二维海岸模型开展定量和定性研究,结果表明:潮汐作用抑制底层盐水楔的入侵,加快海陆物质交换;实例中计算表明建坝后,海岸水库坝体的建立加剧了海水入侵;水库水位在平均海平面以下时,潮汐动力因素占主导,海水入侵严重且随着水位抬高,海水入侵程度基本保持不变,应注意海水入侵的防治;库区水位在平均海平面以上时,海水入侵程度随着库区水位的抬高而减少,可以调节水库水位进行滨海含水层的海水入侵的防控;海岸水库在建设中存在一个控制水位,当水库水位在控制水位以上,库区水体盐度和含水层淡水储量能得到保证;库区高水位时内陆物质运移时间较长,运移区域较广,氮类污染物易在库底含水层堆积,需重视含水层的地下水污染防治。

潮汐河段挖入式港池异重流淤积探讨

盐水与泥沙异重流的基本运动特性是相类似的。文本利用盐水楔扩散问题试验研究的成果,应用到泥沙异重流受潮汐影响的扩散和淤积分析。利用紊动能量损失与扩散系数之间关系,进行潮汐河段异重流问题的研究;并求得紊动能量损失指标G/J<50,属异重流范围。又利用挖入式港地实际淤积资料与淤积计算对比分析,初步认识到异重流淤积量占总量相当大的比例,是由于落潮时无径流量而只有些潮蓄量下泄,流速很小而形成异重流。此外,小潮大径流量时,也有异重流。 在潮汐河段上,由于水位与流速随涨落潮的过程不断地改变,除涨落地期间流速较小外,一般流速较大,即使产生了盐水楔,它也不能持久。因此有人认为有潮汐的盲肠河段或挖入式港池内,不会有异重流的淤积问题。但另有一些人认为水流情况与有潮河段并不完全相同。如在落潮时只有盲肠或港池的潮蓄量外泄,流速很小,有利于形成异重流而淤积。因有上述二种不同看法,故对潮汐河段挖入式港池异重流淤积进行初步探讨。

潜伏式抑咸活动拍门的研究

针对磨刀门的咸潮上溯机理,研究出一种可拆装的,阻滞河道底部盐水楔上溯的潜伏式抑咸设施,并通过试验验证其有效性。

一个河口、三角洲环流模式

本文给出了一个河口、三角洲环流模式，注意力集中在盐水楔型河口的情形。由于我们把江河的出流看作为一个表面漂浮射流，因而可以寻求相似解。在给出了淡水(或半咸水)与海水之间分界面上的摩擦切应力的估计之后，通过求解给出的控制方程组得到了出流河水的扩展以及淡水(或半咸水内的速度场，比较表明所得到的解跟已知的理论分析与实验观测结果很一致。

磨刀门水道枯季咸潮上溯规律分析

该文通过分析磨刀门水道咸潮上溯实测资料,揭示了该水道咸潮运动规律及上溯机理,认为潮汐动力与咸潮运动密切相关,盐度梯度力是促进水道内咸潮上溯的主要动力,径流是抑制咸潮上溯的主要动力,咸淡水混合状态随潮差变化而变化,径流下泄形式以及对咸潮的作用效果也随之变化,由此得出调水压咸的合适时机。

对海岛潜水流动特性和防止海水入侵污染问题的探讨

对小海岛地下潜水而形状、渗出高度以及盐水楔形状、长度的计算问题进行了探讨．认为控制地下水开采量，采取人工回灌井以及建造人工截水墙等工程措施保护地下潜水资源，防止地下水受海水入侵污染是有效的．