河口海岸浮泥观测技术、特性及运移规律研究进展

对近期国内外浮泥观测技术、特性及运移规律研究成果进行了系统综述。在此基础上提出今后需要进一步开展深入研究的课题包括:(1)现场低频超声声强信号反演浮泥密度、流变特性的关键技术;(2)风暴潮作用下的浮泥发育及运移机理;(3)浮泥对港口、航道回淤的影响;(4)异重流形式的浮泥坡面运移规律。

河口海岸区域离岸压力式水位测量的误差分析与质量控制方法

基于定量计算结果和实测数据分析了不同影响因素对河口海岸区域压力式水位测量的误差影响,并探讨了相应质量控制方法,可为在水温、盐度、含沙量等影响水体密度的要素复杂多变、床面冲淤变化频繁的河口海岸区域开展离岸压力式水位测量工作提供理论指导和借鉴。结果表明:1)河口海岸区域离岸压力式水位测量误差来源主要包括压力传感器老化,气压变化,水温、盐度、含沙量变化导致的水体密度变化,重力加速度估值误差,水位计坐底安装架体失稳等5个方面的影响因素。其中,水温、盐度、含沙量变化导致的水体密度变化和水位计坐底安装架体失稳两个方面的影响因素为河口海岸区域内更易出现的误差来源。2)可行的河口海岸区域离岸压力式水位测量针对性质量控制措施主要包括:(1)定期校核、标定压力传感器压电转换关系;(2)测量作业前应将可用压力式水位计置于相同室内环境下测试数小时,避免使用空气压力测试值明显与多数仪器偏差较大的仪器个体;(3)实测测点水域同步海表气压过程;(4)尽可能在浅水区测量并同步监测水温、盐度和含沙量要素;(5)基于测区实际纬度估算重力加速度;(6)增强坐底架体稳定性并动态加密监测压力式水位测量零点。

射阳河口大风天波流沙综合观测研究

通过现场观测研究了射阳河口在大风作用下的波浪、潮流和泥沙运动情况,并针对射阳河口波流共同作用下含沙量变化规律进行了研究,不仅为射阳河口航道模型试验研究和工程设计提供了科学依据,也为深入研究波流共同作用下含沙量变化规律提供了基础。

局部正态物理模型在潮汐河口的应用研究

首次在潮汐河口采用局部正态物理模型研究了局部冲刷问题,结果表明:采用局部正态物理模型研究潮汐河口相关工程问题是可行的,试验水力条件的选择、模型边界的确定以及模型的整体变坡是将局部正态模型应用于潮汐河口的关键技术,提出了简便易行且效果良好的模型边界的确定方法,阐述了模型整体变坡的必要性及方法。

潮汐河口宽浅弯道的水流动力特性分析

以长江口北槽河道为例,以大量实测资料为基础,分析潮汐河口宽浅弯道的水流动力特性及演变特征,探讨北槽航道回淤集中于弯道段与潮汐河口宽浅弯道演变的关联性。研究成果表明,尽管受多种因素干扰以及河槽较强的二维性,潮汐河口弯道仍呈现了一定程度弯道水流特征和演变特征,北槽中部航槽的弯道形态可能对航道回淤起到一定的促进作用。

长江口河势近15年变化特征及其对河口治理的启示

1998年长江口深水航道治理工程实施以来,开展了常年定期的长江口河势跟踪监测分析工作。基于此,从宏观角度系统分析和总结了长江口河势近15 a来的总体变化特征,并探讨了河势演变特征对后续河口治理开发的若干启示。结果表明:近15 a来长江口河势变化整体仍符合陈吉余等1979年提出的河口历史发育模式;长江口深水航道治理工程、青草沙水库等重大涉水工程建设对稳定"三级分汊、四口入海"的河势格局起到了重要作用;在2007年之后长江口河床冲淤调整程度总体趋于放缓,年内冲淤变化受径流过程影响仍较明显。从河势发展的角度看,未来长江河口的治理开发,须继续遵循河口向东南方向的演化趋势,综合考虑河口开发的相互影响,以及加快长江口综合整治开发等规划的实施步伐。

近期长江口北槽河道浮泥变化及影响因素研究

基于多种较先进的观测仪器,对近期长江河口北槽整治工程实施过程中河道浮泥变化及相关的影响因素进行定点和走航观测。结果表明,近期长江河口北槽浮泥层在潮流速、悬沙浓度、盐度和地形等因素影响下,具有多种准周期性的振荡变化特征,其中小潮形成的浮泥厚度大于大潮形成的浮泥,同时北槽主航槽局部区段浮泥的形成和发展与陆海互相作用的动力结构环境的纵向和横向环流输沙有关。在大、小潮期间的不同环流输沙作用下,局部河段主槽内浮泥的存在,使北槽河道横断面分别出现不同的河槽形态,由于实测浮泥层容重均小于1.25 t/m3,可作为"适航"水深,通常通过即时疏浚清理航槽淤泥基本能保持设计通航水深。

泥沙起动过程中床面切应力与含沙量关系的试验研究

以长江口细颗粒泥沙为样本进行环形水槽起动试验,给出了三组不同中值粒径泥沙的起动流速和临界起动应力,同时用湍动能法(TKE)估算不同含沙量水体的床面切应力,给出了泥沙起动过程中床面切应力与含沙量之间的关系。床面切应力随着含沙量的增加而增加,当含沙量达到某一浓度后,床面切应力增长缓慢,随着含沙量的再增加,床面切应力再次迅速增高,而不同中值粒径的泥沙,增长速度并不一致,说明泥沙对床面切应力的影响并不仅仅表现在含沙量上,粒径大小也是影响床面切应力的重要因子之一。

我国疏浚土综合利用存在问题及对策研究

从界定疏浚土综合利用内涵入手,通过国内外疏浚土综合利用现状对比分析,总结了我国在疏浚土综合利用方面存在的主要问题,并提出了相应对策措施.我国疏浚土利用的现状及特点主要表现为疏浚土产生量巨大、利用率普遍偏低、利用目的和方式较为单一、缺乏相关部门协调机制、无专门的技术标准和政策法规参考等.为促进我国尽快提高疏浚土综合利用水平,提出以下措施:加大疏浚土资源价值属性的宣传;明确并建立疏浚土综合利用协调管理机构,以及资源信息共享平台;在相关法规中增补有关支持疏浚土综合利用的条款;编制适合我国国情的疏浚土综合利用指导手册,加强疏浚土综合利用方面的规划与科学研究;实施疏浚土综合利用示范性工程.

单颗粒泥沙沉速公式的对比研究

结合大量的相关研究成果,简要总结了国内外泥沙沉速的研究现状,就单颗粒泥沙在静止水体中的沉降情况对各家泥沙沉速公式进行了分类,并进行了对比分析。结果表明,单颗粒泥沙的沉降特性已基本明确,其中Raudk ivi、Cheng和W u泥沙沉速公式的计算准确程度较高。

长江口深水航道疏浚土“十三五”造地利用研究Ⅱ——疏浚吹填工艺和方案

在分析评价长江口不同疏浚吹填工艺的特点及适用性的基础上,结合疏浚土资源供需关系和圈围工程现状条件,提出"十三五"期长江口深水航道疏浚土造地利用的初步技术方案。结果表明:1)长江口航道常用的"挖运抛+挖吹"和"挖运吹"工艺仅适用于较短运距的疏浚吹填工程;新研制的"耙吸装驳"工艺能适用于长运距的疏浚吹填工程,"十三五"投入应用后可显著拓展深水航道疏浚土的利用空间。2)"十三五"期间,横沙东滩七、八期圈围工程可利用深水航道北槽段疏浚土,采用"挖运抛+挖吹"和"耙吸装驳"的"挖+运+吹"工艺实施疏浚吹填;南汇东滩圈围工程N1库区可部分使用深水航道疏浚土,采用"耙吸装驳"工艺实施吹填;其他零星建设用地圈围工程可使用深水航道南港圆圆沙段疏浚土,采用"挖运吹"工艺吹泥上滩。

长江口北槽边坡近底高含沙水体流动规律试验研究

对长江口北槽边坡近底高含沙水体的流动规律开展了试验研究,结果表明:近底高含沙水体的密度和厚度是影响其在北槽航道两侧边坡上流动快慢的关键因素;与近底高含沙水体密度、厚度等因素相比,长江口北槽边坡坡度因素对近底高含沙水体流速的影响要小得多;在北槽航道两侧边坡上难以形成明显浮泥现象。首次提出了一个适用于计算长江口北槽边坡近底高含沙水体流动速度的公式。

长江口航道规划整治参数及整治方案研究

综合采用案例和理论分析、河势分析以及潮流数学模型研究等手段,在确定航道整治水位、弯道形态和放宽率等参数的基础上,服务于现有航道规划目标和功能定位,研究确定了长江口阶段性航道整治方案和整治线,以指导规划期内的航道建设。研究成果对《长江口航道发展规划》的编制起到一定的支撑作用。

长江口深水航道疏浚土“十三五”造地利用研究Ⅰ--疏浚土资源供需分析

通过调查分析长江口深水航道疏浚土资源量和上海市滩涂造地需砂量,掌握疏浚土资源的供需关系。结果表明:1)深水航道疏浚土是可用于吹填造地的清洁泥沙资源;2)"十三五"期,深水航道疏浚土总产量约3.15亿m^3,不能完全满足上海市吹填造地约4亿m^3的疏浚土实际需求量;3)深水航道北槽段的疏浚土可满足横沙东滩圈围工程需要,土质较好的南港圆圆沙段航道疏浚土可供应至长兴岛、浦东机场的建设用地圈围工程,尚有富余的深水航道疏浚土可作为南汇东滩圈围工程的补充砂源。

长江口航道规划整治参数及整治方案研究

综合采用案例和理论分析、河势分析以及潮流数学模型研究等手段,在确定航道整治水位、弯道形态和放宽率等参数的基础上,服务于现有航道规划目标和功能定位,研究确定了长江口阶段性航道整治方案和整治线,以指导规划期内的航道建设。研究成果对《长江口航道发展规划》的编制起到一定的支撑作用。

高水头船闸阀门段廊道水流阻力特性试验研究

通过试验深入研究了反弧形阀门门厚及廊道水流雷诺数对阀门段廊道水流阻力特性的影响,研究表明:1)存在临界雷诺数,当廊道水流雷诺数大于临界值时,阀门段廊道阻力系数变化缓慢并趋于稳定,当廊道水流雷诺数小于临界值时,阀门段廊道阻力系数变化迅速;2)小开度时,阀门相对厚度越大,阀门段廊道阻力系数越小,大开度时,阀门相对厚度越大,阀门段廊道阻力系数越大;3)全开时,当廊道水流雷诺数大于6×105时,阀门厚度变化对阀门段廊道阻力系数的影响甚微。

长江口深水航道工程南导堤越堤水沙运动观测研究

通过现场观测对长江口深水航道工程南导堤越堤水沙运动规律进行深入研究。结果表明：1）存在越过南导堤指向北槽的净输沙运动,观测期间,堤顶单宽涨潮通量与单宽落潮通量之比约为10∶1,堤顶单宽涨潮输沙通量与单宽落潮输沙通量之比约为25∶1;2）经初步估算,观测期间越过S4~S5段南导堤输向北槽方向的泥沙总量约为156.5×104t;3）越堤水流携带的泥沙绝大部分可以通过坝田进入北槽。

长江口北槽南导堤越堤输沙运动的时空变化特征研究

通过现场观测对长江口北槽南导堤越堤输沙运动的时空变化特征进行的研究表明:(1)南导堤沿程各测点各涨落潮过程单宽越堤净输沙量存在良好的线性相关关系;(2)S4-S7和S2-S3区段越堤输沙强度大,是主要输沙通道;(3)南导堤年平均越堤净输沙量约为296.6Mt,其中洪季、枯季分别占年均越堤净输沙量的62.24%和37.76%。

长江口横沙东滩中长期开发利用研究

横沙东滩是上海市可开发利用的最主要滩涂资源之一。为进一步拓展城市发展的陆地空间,本文在对横沙东滩滩地演变分析的基础上,结合长江口航道治理开发,提出了横沙东滩中长期开发利用的原则和总体方案,详细讨论了中长期开发利用的可行性。结果表明,横沙东滩滩涂资源的中长期开发利用,可兼顾航道整治、水土资源开发以及湿地环境保护等多目标需求,经济、社会效益显著。

长兴潜堤后方滩涂圈围工程疏浚土利用研究

疏浚土正逐渐成为长江口滩涂造地泥沙资源供给的有效补充。长兴潜堤后方滩涂圈围工程紧邻长江口12.5 m深水航道南港圆圆沙段,航道疏浚土利用的区位优势显著。在调查掌握南港圆圆沙段航道疏浚土产量、分布、土质及稳定性的基础上,针对圈围工程特点,比选适合的疏浚吹填工艺,并提出可行的吹泥上滩技术方案。结果表明:南港圆圆沙段航道疏浚土产量丰富稳定、运距短且土质条件较好,可满足圈围工程吹填用砂的要求。各类疏浚吹填工艺中,艏吹和耙吸装驳工艺的技术适用性较好,现阶段可采用技术成熟的艏吹方案进行疏浚吹填,而耙吸装驳方案可作为备选,待2013年底正式投入运营时可应用于圈围工程。研究成果为圈围工程吹填开辟了砂源,实现了航道疏浚与圈围造地的双赢。