Calculation of Diversion Ratio of the North Channel in the Yangtze Estuary

The circumfluence around the Jiuduan Sandbank is thoroughly studied by means of the principle of least resistance in fluid dynamics. The diversion ratio of the North Channel for 1998 is calculated, which is almost the same as the field survey data. The normal and minimum diversion ratios of the North Channel after stages I , II and III regulation works as well as the future phase are obtained. The numerical results and predicted value are accurate.

1997—2019年长江口北槽地形演化特征及驱动机制

河口拦门沙位于河流和海洋的交界,具有弱动力、易沉积、水深浅的环境特征。打通拦门沙,建设深水航道一直是海洋学和工程学的一个难题,目前深水航道工程已经深刻地改变了拦门沙河槽的演化格局。本文根据北槽三期航道工程建设时间节点,收集了1997年、2002年、2007年和2019年北槽航道水下地形数据分析工程前后的地形演变特征,并结合航道工程建设、人为疏浚和外部环境变化等因素对北槽地形演变的驱动效应进行分析。结果表明:深水航道建设后长江口北槽主要出现了“槽冲滩淤”的河槽地形演化特征;空间上,北槽上段主要发生了北侧滩涂淤积,南侧航道侵蚀,而下段主要发生了南侧滩涂淤积,北侧航道侵蚀的演变格局。导堤和丁坝的建设是引起河槽“槽冲滩淤”的主要因素,而科氏力引起的涨、落潮流路变化也增加了河槽上下段的差异演化;深水航道工程建设是引起1997—2007年北槽淤积的主要驱动因素,而人为疏浚则是2007—2019年北槽侵蚀的主要影响因素;尽管人类活动已经成为北槽河槽演化的主要原因,但周围环境变化如流域来沙减少和海平面上升也加剧了近期的北槽侵蚀。

长江口深水航道浮泥运移规律及精细化维护疏浚

基于2016—2019年长江口深水航道施工区段月度测图和2016—2020年北槽深水航道洪枯季常态天气条件下的浮泥观测资料,研究浮泥输移特征及回淤、高频水深等变化特征,提出航道精细化疏浚维护方案。结果表明,常态天气条件下洪季的高低频水深差幅度大于枯季,北槽航道中段洪季的浮泥厚度要远大于枯季,航道回淤量具有随高低频水深差的增加而增加的特征。建议优先在洪季实施精细化维护疏浚方案,试应用后能有效减小浮泥、高低频水深差等变化过程对航道考核测量和航道维护疏浚的干扰,提高航道维护疏浚的精细化管理水平。

长江口上海段采砂工程对河道的综合影响分析

为进一步稳定长江口河势、保护生态基底、维护深水航道、合理利用航道疏浚土资源,从有利于河势和航运等角度出发,横沙浅滩固沙保滩稳定河势工程先行段2023年采砂选择了长江口上海段规划可采区周边、横沙浅滩砂源区作为砂源区取砂。采用SWEM3D模型分析采砂前后工程区附近的流速、流场、潮位、潮量、分流比等变化,并从河势、防洪、航道通航等方面分析了采砂对河道的综合影响,论证采砂的可行性,通过分析得出本工程采砂对长江口河道不会造成影响。

长江口深水航道治理一期工程实施后北槽冲淤分析

对长江口深水航道治理一期工程实施后北槽的地形资料进行分析计算 ,论述了北槽河床冲淤变化。结果表明 :一期工程实施后 ,整治工程段北槽河床普遍冲刷 ,平均水深增幅达 1 2m ,断面平均水深最大增幅超过2m ,坝田明显淤积 ,河床断面比较对称 ,航槽回淤减少。北槽进口段和北槽中段的深槽发生较为明显的淤积 ,北槽纵向河床断面面积和平均水深趋于均匀 ,形成了一条上、下段平顺衔接的微弯深泓线。工程实施后北槽的河床总容积基本保持不变。整治建筑物完成一年后河床基本达到冲淤平衡 ,工程引起河床大幅度冲淤调整完成后 ,北槽仍具有明显的洪淤枯冲规律 ,主槽季节性冲淤幅度平均在 30cm～ 5 0cm之间。

长江口北槽深水航道工程对九段沙冲淤影响研究

根据1989～2003年长江口九段沙附近地形图,在地理信息系统软件MapInfo的支持下,分析了北槽深水航道工程对九段沙冲淤演变的影响.在长江来沙减少总的情势下,九段沙总的淤积速率在明显下降,但北槽深水航道工程使局部冲淤形势发生逆转:九段沙顶端到江亚南沙大片区域淤积速率显著增强,沿北槽深水航道南导堤外缘形成一个10 km长的淤积带;九段沙东侧水下三角洲受工程的影响不大,淤积速率持续降低并底端发生冲刷.

长江口深水航道治理与河床演变关系初探

简要分析了北槽具有优良河势的各种因素 ,并根据长江口深水航道治理工程一、二、三期及远景规划实施后北槽分流比的数模计算结果 ,初步研究了深水航道治理与河床演变之间的关系 .物理模型试验结果显示 ,在分流河口由于边界层脱离而产生一个立轴旋涡———兰金涡 (RankineVortex) ,因而引发横向流 ,藉此可以解释底沙偏向南槽的输移问题 .

长江口南北支浮游甲壳动物的比较及南水北调工程影响预测

南水北调东线、中线工程实施后将给长江口水生生物的生态环境带来影响。2005年秋季和2006年春季,对长江口南、北支浮游甲壳动物进行了2航次的调查。调查区域从长江口徐六径至河口50号灯标,全长181.8km,自西向东江面宽由约5.7km扩展为约90km,平面形态呈扇形分布,设立3个断面14个调查采集点。采集到浮游甲壳动物共23科37属54种,其中枝角类6科8属15种,桡足类17科29属39种;秋季种类数多于春季,北支桡足类种类数多于南支;平均总密度为9.10ind.L-1,平均总生物量为0.1179mg.L-1,以桡足类为主;北支III断面的现存量远远高于南、北支其他断面;长额象鼻溞、简弧象鼻溞为优势枝角类;中华华哲水蚤、汤匙华哲水蚤、球状许水蚤、广布中剑水蚤为优势桡足类。文中还对长江口南、北支浮游甲壳动物的总体水平及时空分布、南水北调对浮游甲壳动物的影响进行了分析。

长江口南港水道溢油数值模拟

使用FVCOM建立了长江口水动力模型,然后基于拉格朗日粒子追踪法及自由走动理论建立了长江口溢油模型,研究长江口南港水道处溢油污染的问题。模拟了溢油在东南风、东北风、西北风下涨憩、落憩时24 h内的扩散漂移轨迹以及分布情况,对不同情景进行了分析。研究表明风向对溢油的走势有较大的影响:东南风落憩的溢油可能会污染到青草沙水库、崇明东滩及中华鲟保护区,涨憩时主要污染为九段沙湿地;东北风涨憩和落憩时主要污染上海岸线;西北风落憩时主要污染长兴岛南岸以及九段沙湿地,涨憩时污染九段沙湿地,研究结果可为潜在的溢油应急响应决策提供参考。

长江口南北支浮游动物群落生态学研究

长江口特殊的生态环境使得浮游动物的种类组成、密度和时空分布等生态特征有别于其它水体。2005年秋季(丰水期)和2006年春季(枯水期)对长江口南北支浮游动物进行了2个航次的调查,沿南北支由西向东设立3个采样断面共20个采样点。共采集到浮游动物227种,其中轮虫65种,原生动物107种,枝角类15种,桡足类40种。优势种包括龟甲轮虫(Keratella)、刺簇多肢轮虫(Polyarthra trigla)、萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)、砂壳虫(Difflugia)、表壳虫(Arcella)、砂壳纤毛虫(Tintinnid)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)、汤匙华哲水蚤(Sinocalanus dorrii)、广布中剑水蚤(Mesocyclops leuckarti)、象鼻溞(Bosmina)等。文章对南北两支浮游动物的种类组成和结构进行了比较,南支浮游动物的种类、数量及生物多样都高于北支,南北两支的浮游动物群落相似度很低。南北两支水域环境的不同造成其浮游动物群落结构的较大差异,文章分析了环境因子与浮游动物群落结构的相关性,其中水温是重要的影响因素,水温的季节性决定了浮游动物在时间分布上的变化。盐度对浮游动物群落结构的影响主要决定了其物种生态类型及空间分布。从整体上看,南北支主要受长江径流控制,浮游动物的种类组成以淡水种为主,咸水种在断面3出现较多。

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。

长江口北槽优良河势机制

长江口南港北槽具有稳定的分流比和相对较小的分沙比 .其优良河势的机制在于 ,北槽与南港主槽衔接顺直 ,利于水流下泄 ;南。

长江口北支涌潮的形成条件及其初生地探讨

根据 2 0 0 1年 4月青龙港出现涌潮时的实测流速和水深 ,采用水跃原理 ,简明地揭示了涨潮流速大于潮波传速是北支涌潮的成因。通过影响流速和波速的因素分析 ,并经实例计算认为 :北支的喇叭形河势和水下沙坎是涌潮形成的必要条件 ;青龙港一潮的进潮量达到 1 5亿m3,或北支口门一潮进潮量达到 18亿m3是涌潮形成的充分条件。进而据沿程水深和潮汐等有关资料 ,经对比、试算 ,建立了沿程变化的进潮量、潮差等计算公式 ,并计算得到 :在口门最大进潮量 2 0 7亿m3的条件下 ,也只有当潮波上溯到距离口门约 5 0km的灵甸港时 ,才出现流速大于波速 ,初生涌潮。由此表明 。

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。

长江口南港泥沙运动的水动力条件

应用流体运动最小阻力原理导出了分流角发育的理论计算公式 ,并在弓形断面假定条件下 ,对不同宽度比时的分流角作了计算 ,得出了与实测值相一致的结果 ;同时还定量地证明了长江南北港、南北槽分流角发育由小到大 ,直至极限而消亡的规律 .分汊水槽试验表明推移质大多偏向支汊 ,原因是在分流口支汊一侧由于边界层脱离而“搓”出一个个旋涡以吸引底沙 .分析得知 ,从南港主槽下泄的落潮流 ,在扩散角增大处 。

长江河口中央沙位移变化与南北港分流口稳定性研究

中央沙位于长江口南北港分流口河段,这一河段集中了宝钢等一批重要码头,下游有长兴岛造船基地和长江口深水航道等重点工程,因此分流口保持稳定至关重要。以1870年中央沙出现雏形以来的海图为基础资料,利用ArcGIS等GIS软件,研究了中央沙发育演变的位移变化及其典型剖面特征,发现中央沙的变化特点是在长期径流作用下后退和承接上游底沙下泄发生上提的“下移-上提-再下移……”的周期性演变规律。再进一步对南北港分流口各个沙洲近10年来面积和体积进行计算,结合实测水文资料对通道演变进行了分析,认为现阶段长江口南北港分流口处于不稳定时期,应尽早实施分流口整治工程,稳定河势、滩势和减小底沙下泄对下游的威胁。

近30年长江北支口门附近的冲淤演变及其对人类活动的响应

根据1981—2012年长江北支口门附近的海图以及遥感数据,利用Arc GIS技术进行计算分析,以了解近30年该区域的冲淤演变特点和规律,从而丰富海岸带陆海相互作用的研究案例.结果表明:1981—1997年潮间带围垦面积为13 km2,水域平均淤积速率为1.4 cm/a;1997—2012年,潮间带围垦面积为163 km2,水域平均冲刷速率为-7.1 cm/a.31年间,口门内、外水域的淤积速率分别为0.77 cm/a和-1.97 cm/a.结论包括:近30年研究区的冲淤演变受到北支衰亡趋势、口内滩涂促淤围垦和长江流域建坝等引起的入海泥沙通量下降的影响,其中人类活动是近15年研究区冲淤演变的控制性因子.

长江口北支缩窄工程对水动力环境影响数值分析

为分析长江口北支缩窄工程对长江口南北支水动力环境的影响,建立了长江口-杭州湾二维垂向平均潮流数学模型,对长江口北支缩窄工程前后的潮流场进行了数值模拟研究。研究表明:工程实施后新岸线的走向顺应了涨落潮流主流流向,南北支潮流特性基本不变;缩窄工程减小了北支入海口门的河宽,导致北支涨潮量明显减小,达到了减轻北支咸潮倒灌南支的目的;工程后整个河道的高潮位均有不同程度的降低,对北支两岸的防潮将产生积极影响;低潮位有增有减,但是变化幅度相对不明显,仅对北支中上段的排涝有略微影响;从全河段来看,工程后涨潮流速除了三条港河段增大外,其余河段均有不同的减小;而落潮流速总体增大。

长江口北槽黏性细颗粒泥沙特性的试验研究

选用长江口北槽黏性细颗粒泥沙，在不同盐度的人工海水中通过静水沉降、动水沉降等各种试验手段了解其基本特性。在静水沉降管中观测了胶粒的电化学絮凝过程和重力碰并过程，于不同盐度条件下找出最佳絮凝盐度；并通过黏性细颗粒泥沙在流动海水中絮凝的试验研究，揭示其在动水中絮凝的机理和规律，及不同条件下的起动流速、不淤流速、沉降速度等特征值，从而分析其落淤情况。研究结果表明，长江口北槽细颗粒黏性泥沙的最佳絮凝盐度约为15，起动流速为15～20cm／s，这与泥沙的淤积固结时间有关，而不淤流速约为60cm／s。并由试验得到了挟沙力与流速之间的经验关系，以及用于估算不同流速条件下泥沙沉降速度及淤积量的经验公式。这些结果可用于长江口航道的疏浚、整治工作中，具有一定的理论指导意义。

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。