长江口徐六泾水文站极值水位研究

在气候变化背景下,极端天气和水位事件频发。为了分析长江口极端潮位的长周期特征,研究基于极值理论相关方法,采用近33 a实测资料对长江口极值潮位趋势性和重现期进行分析,结果表明:长江口徐六泾站年极值水位呈轻微下降趋势,直接原因是大通流量减少导致当地年均海面的下降;区分组模型结果显示,台风“温妮”期间长江口造成的风暴潮位为100 a一遇,而POT模型计算结果仅为60 a一遇,100 a一遇重现期潮位约7.0 m;潮位重现期的计算本质是一种用频率代替概率、从样本推求整体的过程,具有一定不确定性。其意义在于以可获取的数据为基础,计算事件发生的风险率,旨在为工程设计或风险管理提供依据。

2022年长江口北支咸水倒灌传播特征分析

基于长江口历年枯季、2022年9~11月初的实测盐度、潮汐资料以及同期大通站和徐六泾站径流量成果,分析了2022年北支咸水倒灌的特点及与其他年份的差异,结合流域来水及极端天气情况,探讨了北支咸水倒灌的影响因素、影响范围及传播路径。分析显示:2022年北支咸水倒灌开始时间较前几年显著提前,强度明显提高;咸水倒灌强度与上游来水呈负相关;北支咸水倒灌对影响长江口的台风及寒潮偏北大风较为敏感;出现了咸水倒灌与外海咸水通过南支上溯正面袭击相叠加的现象;咸水倒灌存在与潮汐类似的周期性变化趋势,其强度与潮汐动力呈正相关;咸水倒灌可影响到南支右岸白茆至陈行水库一带水域。

长江口北支近期河势演变与航道资源开发研究

从实测资料出发,分析长江口北支近期岸线与主流线的变化,并就滩涂围垦对北支河势的影响进行深入探讨。认为目前北支航道500 t级船舶基本可以达到全潮通航,1 000 t级船舶乘潮保证率也可达90%,若采取一定的工程措施,对局部浅段进行疏浚和整治,早日开辟北支1 000 t级航道是可行的。

长江口深水航道治理工程水文监测技术应用

长江口河势多变,潮流、含沙量时空变化复杂,航道治理难度大。在长江口深水航道治理工程建设过程中,水文监测部门采用ADCP测流、GPS导航定位、OBS测沙等新技术与流速流向仪测流、横式采样器取分层悬移质含沙量等常规技术相结合的技术路线;收集了不同的上游来水和长江口区代表潮等水沙边界条件、工程的不同时期、航道的不同区段的潮流、含沙量资料。这些为工程设计、施工、维护、动态管理提供了科学依据,为工程的数模、物模的率定和验证提供了基础资料。

长江口泥质区垂向沉积结构及其环境指示意义

2006年4月在长江口泥质区获取了沉积物柱状样,进行了粒度分析及粒度分形计算,并从中提取沉积物环境变化敏感的粒度组分,结果表明,柱样的垂向沉积结构可分为两个部分：上部0-12 cm是动力环境改造频繁的活动层,沉积物混合程度较高;自12 cm以下沉积物有粗细旋回变化的特征,可能与长江入海泥沙的季节变化有关。本区沉积物主要含两个敏感粒度组分,标准偏差峰值为6.0-7.2μm的细组分与长江来源的悬沙粒径大致相当,而标准偏差峰值为40.7-57.5μm的粗组分则可能与风暴潮、波浪和潮流输沙、长江流域及河口区的水利工程的影响有关。沉积物粒度在0.9-20.3μm标度范围内的统计自相似程度很高,具有分形特征,粒度分维数的波动与沉积物粒度参数变化相吻合,表明沉积物粒度分维数具有一定的环境指示意义。

长江口水域菲含量及对斑马鱼组织结构的影响

采集长江口表层水体样品,测定了样品中菲的含量,得到菲含量为13.55～91.73ng/L。据此,在实验室条件下,将斑马鱼暴露在浓度为50.0ng/L的菲水溶液中36d,研究了其对受试鱼鳃和肝组织结构的影响。结果显示,斑马鱼的鳃和肝组织均受到了损害,主要表现为鳃小片上皮细胞肿大和水肿;部分肝细胞出现肿大、细胞质中出现空泡。表明长江口表层水体受到一定程度的菲污染,长江口表层水体中的菲含量已经对鱼体的鳃和肝组织产生了毒性,应加以关注。

长江口2013年和2014年枯季盐水入侵分析

为研究长江口枯季盐水入侵及北支盐水倒灌特性,于2013年12月及2014年2月两次对长江口南北支分汊口处进行全潮同步水文测验,分析结果表明:受地形地貌因素影响,北支进口盐度比同期南支白茆沙水域的高出一个数量级。水域盐度与径流量大小呈负相关关系,与潮差大小呈正相关关系。径流较小、潮差较大时,北支盐水会发生倒灌。由于下泄径流的顶托,迫使倒灌盐水北偏,使得白茆沙北水道盐度大于南水道。风应力对盐水入侵的影响不可忽视,持续的南风会减弱长江口北支的盐水入侵。在枯季条件下,北支倒灌盐水一般沿白茆沙北水道南侧下泄。大潮时倒灌进入南支的盐水在白茆沙水域有一定时间的滞留,使得白茆沙水域盐度往往会在大潮后的中潮期达到最大。

长江口北支的沉积物输运趋势

2007年9月在长江口北支采集表层沉积物样品,进行粒度和重矿分析,并利用Gao-Collins粒径趋势分析模型计算沉积物净输运趋势。结果显示,北支上口的沉积物有向下游输运的趋势;大新港至河口处,沉积物大致呈由北支下段向中、上段输运的趋势;北支河口外的沉积物,存在着向河口内输运的趋势。重矿物中稳定矿物与不稳定矿物比值的变化也显示,北支上口、下口处沉积物均向北支内输运,与粒径趋势分析的结果基本吻合。上述结果均显示,沉积物向北支内净输运,导致北支河段逐渐淤积。

长江口横沙浅滩挖入式港池与入海航道区域海床稳定性分析

提议中的横沙浅滩挖入式港池和入海航道区域位于长江口北港和北槽之间的横沙浅滩以及长江口外的水下三角洲海域.长江河口长期以来承受数亿万吨计流域来沙在河口区的堆积,发育了巨大的陆上和水下三角洲,横沙浅滩则是与崇明东滩、九段沙同为长江河口拦门沙地区的三大浅滩之一,长期以来位置和海床均十分稳定,是建设挖入式港池的理想区域.长江水下三角洲形成历史悠久,地形平坦,以三角洲沉积为主.随着近年来长江来沙量的逐渐减少,使长年来地形变幅甚小,对深水航道建设提供了有利的稳定环境.本文主要从海床稳定性的角度,对海床演变环境及演变趋势作出分析研究,为在长江口建设深水港提供参考.

整治工程后长江口南北槽的分流分沙季节特征

利用2009年2,4,8和11月共4次长江口南北槽的全潮水文泥沙测验数据,分析全年4个季节期间长江口南北槽的分流、分沙特征.结果表明:南槽的分流比、分沙比均大于北槽的分流比、分沙比,进入南港河道的水流、泥沙通过南槽的通量大于其通过北槽的通量.在春夏秋3个季节,南北槽均处于由陆向海输运格局;在冬季,南槽处于由海向陆输移状态,泥沙更易于南槽落淤,而北槽处于由陆向海净输移状态.与2006年,2007年冬季相比较,长江口三期整治工程实施后,北槽的水动力作用进一步加强.

长江口澄通河段河势演变分析

根据1977—2006年间长江口澄通河段实测水下地形资料,从纵向变化、横向变化以及冲淤变化3个方面分析了澄通河段近期河势演变的特征并探讨了其对-12.5 m深槽变化的影响。分析表明:澄通河段内众多沙洲变化较为频繁,其中福姜沙、如皋沙群以及通州沙平面位置的摆动以及狼山沙沙体的不断向西移动对部分河段-12.5 m深槽的稳定和贯通带来了一些不利影响;另外,受上游来沙量减少的影响,整个河段的河槽容积有增大的趋势,这需要在以后的河势演变分析中加以深入研究。

长江口悬沙含量垂向分布数值模拟

根据长江口北槽和南槽实测的水沙资料,利用垂向一维悬沙数学模型模拟了长江口悬沙含量及其分布,并对摩阻流速和临底悬沙含量进行了简要分析.结果表明,计算值与实测值较为吻合.

长江口整治工程对分水分沙年际变化的影响分析

为了研究长江口深水航道整治工程对水文泥沙过程的影响规律,基于1998～2009年长江口南北港、南北槽的水沙测验资料,分析了整治工程引起的南北港、南北槽分流分沙变化。结果表明,整治工程的实施对南北港涨落潮分流分沙比、净泄潮量及净泄沙量影响不大。一期工程的实施后,北槽落潮分流、分沙比减小,南槽落潮分流、分沙比增加;二期工程实施中,南北槽的落潮分流、分沙比均保持在较为稳定的状态;随着三期工程的实施完毕,南槽的落潮分流、分沙比持续增加,北槽的落潮分流、分沙比呈减小的趋势。

长江口南支南港的北槽枯季水体中混合、层化与潮汐应变

2010年1月1日至10日在长江口南支南港北槽航道弯道段内3个水文测站位CSl、CSW和CS8，观测得到大、中、小潮的潮位、流速、盐度和含沙量的时间序列。这些资料揭示了由盐度和含沙量引起的垂向层化的大、小潮和涨、落潮的潮周期变化特性。为定量了解航道弯道段水体的垂向混合程度，采用考虑含沙量后的水体密度来估算其梯度Richardson数限订。在转流时刻，CSl和CSW站位的量级为10^1～10^2，水体呈现层化状态；在涨急、落急时，Ri量级为10^-2-10^-1，水体呈现强混合状态。CS8站位涨潮时的Ri在0．25-5，落潮时平均为10之量级。3个水文测站位，涨潮时的层化均强于落潮时；大潮时的层化程度最强，而小潮时的层化持续时间最长；均存在潮汐应变的现象，且以非持久性的SIPS层化为主。采用Simpson等Ⅲ的公式，估算了长江口北槽航道弯道段内水体由河口环流、潮汐应变和潮汐搅动引起的势能变化率。潮汐应变是水体层化的主要动力机制，而河口环流引起的势能变化率比潮汐应变和潮汐搅动引起的小10^2-10^1量级。

长江口徐六泾河段洪季中水期悬浮泥沙沉降特性

2007年9月27日至10月5日长江口洪季中水期间,在徐六泾2号水文平台处,结合OBS3A、LISST100(B)和ADCP对该地区的悬浮泥沙在大中小三种不同潮型下进行观测。详细分析了洪季中水期该处悬浮絮凝体沉降特性,结果表明不同潮差会对絮凝体的特性产生较大的影响,在相同絮凝体粒径下,大潮差时絮凝体有效密度和沉降速度都是小潮差时絮凝体的1.5倍,整个测量期间沉降速度约为0.5～3.0mm/s。针对目前利用分形学研究泥沙沉降特性的成果结合本文结果可知徐六泾处絮凝体质量分形维数约为2.5,并且由于泥沙形状及分布不均的影响泥沙沉降特性的系数约为0.43～0.5。

关于长江口近期河床演变的若干问题

长江水利委员会科学技术委员会组织的长江口河道查勘和综合治理调研活动。根据调查的情况,结合以往收集的资料,概要分析了长江口徐六泾节点附近、扁担沙束窄段、南北港分流口、南港与北港、南槽与北槽、横沙通道以及北支近期河床冲淤变化,认为稳定南北港分流是长江口整治的关键,提出徐六泾与扁担沙节点控制作用和各汊中滩与槽相互关系方面存在的问题,对长江口河床演变的某些趋势阐述了作者的初步看法。

长江口流速和悬沙垂线规律研究

根据长江口的实测水流流速、悬沙含量及其级配资料,分析了它们变化的规律性,并用通用公式进行了验证。从研究结果可以看出:实测资料与现有理论和经验公式的拟合程度较好;在相对水深η=0.4处的流速、悬沙含量及其级配与垂线平均值基本一致,因而可用η=0.4处的流速u_(0.4)与含沙量S_(0.4)来计算单宽输沙率。

长江口河段近期演变特点与整治研究建议

长江口河段历史上大规模的并岸并洲形成了目前两岸和崇明岛分隔南、北支的宏观边界,同时进一步塑造了近河口段宽窄相间的江心洲分汊河型和河口段"三级分汊、四口入海"的喇叭型河口。阐述了长江口近河口段和河口段2种不同的河型与河床地貌概况,分析了长江口河段近期演变特点和存在的问题,在此基础上提出了应加强河道观测与分析研究工作,尽早实施九龙港节点整治工程,深入研究南港河势控制关系等整治研究建议。

长江口福姜沙河段河床演变分析

根据长江口福姜沙河段近年来的水文和地形资料,探讨了该河段河床演变的基本规律,分析了福姜沙沙洲、福姜沙南汊、福姜沙北汊的变化情况。结果表明:福姜沙尾部沙洲仍处在发展的过程中;福姜沙南汊已经趋于稳定;福姜沙北汊深槽的摆动比较频繁,需要在今后的河道治理中重点关注,以保证航道通航。

2002—2018年长江口基本河槽冲刷及形态调整演化趋势

三峡蓄水后清水下泄对长江口河床演变产生何种效应是泥沙研究者普遍关注的问题。在阐述长江口近期来水来沙和边界条件变化的基础上,分析了长江口基本河槽河床冲淤特点、形态演变及其趋势。分析表明,长江口基本河槽发生了全面的强冲刷,河床形态朝宽深比减小的方向发展。各分段基本河槽上、中、下3层河床的冲刷分布,体现了长江口愈向上游段受径流作用相对较大,而愈向下游口门受潮汐动力作用相对较大对河床冲刷影响的特性。在保滩护岸和近期圈围工程与岸线整治工程作用下长江口总体河势仍将继续保持相对稳定;在三峡蓄水后来沙大幅减小的大环境下,基本河槽将连续受到冲刷,河床形态仍将朝窄深方向发展。