长江口横沙浅滩及邻近海域含沙量与沉积物特征分析

长江口在河流动力和海洋动力相互作用和相互制约下,在河口口门形成了庞大的河口拦门沙系,在河口口外形成了巨大的水下三角洲.横沙浅滩是河口拦门沙系的重要组成部分.横沙浅滩含沙量不仅受到流域来水来沙条件的影响,更主要的是受到台风暴潮和寒潮大风的影响,除了大潮含沙量大于小潮含沙量的特征外,冬季含沙量大大大于夏季含沙量.横沙浅滩5 m水深含沙量的总体水平约为0.459 kg/m3.横沙浅滩邻近海域含沙量在向海方向上迅速降低.除潮汐大小含沙量呈现大小变化之外,冬季含沙量大于夏季含沙量是其主要特征.长江流域来沙近年来呈现减少趋势,邻近海域含沙量有所减少,局部海床出现冲刷现象.横沙浅滩沉积以细粉砂为主,水下三角洲沉积物以粘土质粉砂为主,横沙浅滩及邻近海域沉积物的平面分布和垂向分布均反映了横沙浅滩沉积物和水下三角洲沉积物的组合结构.拟建横沙浅滩挖入式港池和外航道沉积地层均为第四纪疏松沉积层,特别是水下三角洲地层,可挖性好,容易成槽,对工程建设有利.     

长江口横沙浅滩及邻近海域灾害性天气分析

热带气旋、寒潮与大雾是影响长江口及其邻近海域港口、航道及航运安全的主要灾害性天气.本文通过收集和分析文献资料,给出影响长江口及其邻近海域的热带气旋、寒潮和大雾的特征.影响长江口及其邻近海域的热带气旋平均每年有2.3次,8—9月是高发季节;寒潮平均每年有3.15次,主要发生在秋末、冬季和初春;大雾日年平均达50～60 d,主要集中在3—7月.并通过SWAN模型,分别计算热带气旋和寒潮天气作用下在横沙浅滩及其邻近海域的波高分布.     

长江口及其邻近海域洪季悬沙分布特征分析

基于近几年大量的实测资料,对长江口及其邻近海域洪季期间悬沙浓度的时空分布特征进行了分析.结果表明,悬沙浓度空间上以杭州湾测点最高,其次是长江口内、长江口外,舟山海域最低;悬沙平面分布总体态势为近岸高而外海低;长江口纵向上自口内经口门向口外悬沙浓度大致呈“低-高-低”分布,沿杭州湾测点则由西向东逐渐降低;横向比较长江口外海滨四个测点发现其悬沙浓度自北向南顺次升高;悬沙浓度一般由表及底逐渐增大,但在不同水域其主要呈现的垂线结构类型则有所不同.时间上由于潮流的大小潮和潮周期变化,悬沙浓度还存在大小潮和涨落潮周期变化.另外,对长江口及其邻近海域悬沙浓度时空分布特征的原因进行了初步分析.     

贵州后寨典型岩溶小流域水动力特征分析

以贵州后寨典型岩溶小流域为例,采用时间序列分析方法分析了岩溶含水系统的水动力特征.分析结果表明:后寨岩溶含水系统对降雨信号响应的敏感度从上游到下游不断减弱,而对降雨信号的记忆作用从上游到下游不断加强;流量对降雨信号的响应存在滞后性,滞后时间从上游到下游有规律地增加,上中游流量对降雨信号响应的线性化程度明显高于下游.     

水平轴潮流能水轮机耦合运动水动力分析

漂浮式潮流能装置载体的波浪运动响应使水平轴水轮机的水动力特性发生变化,采用滑移网格技术对无界均匀来流中水轮机发生横摇和纵摇耦合运动时的三维水动力特性进行研究.结果表明:水轮机轴向载荷和能量利用率瞬时值产生波动,且横摇和纵摇耦合运动时轴向载荷及能量利用率的计算结果与只发生纵摇运动的计算结果基本相同;横摇和纵摇耦合运动时横摇力矩计算值的波动幅值比只发生横摇运动时的大;横摇和纵摇耦合运动时纵摇力矩的计算值与只发生纵摇运动时的计算值存在差异,横摇频率越大,差异越明显.研究结果可为漂浮式载体的运动响应研究、水轮机的结构设计及电能控制等提供相关数据.     

秦皇岛海域洪季水动力及污染物扩散数值模拟

基于实测资料验证的秦皇岛近岸海域二维水动力和污染物扩散模型,研究了秦皇岛近岸海域洪季大潮水文条件下的水动力和污染物扩散分布特征,并在此基础上分析了风对秦皇岛近岸海域水动力和污染物扩散的影响.研究发现,秦皇岛近岸海域落潮流为东北(NE)向,涨潮流为西南(SW)向.在渤海夏季风作用下,秦皇岛近岸海域整体水位略有降低;落憩时刻,石河口以北海域流速降低,石河口以南海域流速增加;涨憩时刻,石河口以北海域流速略有增加,戴河口至滦河口间海域流速降低.化学需氧量(COD)扩散方向与涨落潮方向一致,涨落憩时刻,COD浓度均在滦河口以南海域降低,洋河口以北海域增加.     

并排水平轴潮流能水轮机组水动力特性研究

基于FLOW-3D软件平台建立三维水动力计算模型,研究水轮机横向间距、相对安装高度和来流速度对二台并排布置的水平轴潮流能水轮机组的水动力特性的影响。结果表明:随着横向间距的增大,水轮机组受到的与来流方向相同的最大水流作用力有一定减小,最大降幅达6.62%,尾流场中水流加速区域的最大流速也略有减小,最大降幅约1.21%;水轮机组相对安装高度和来流速度的改变,对其飞逸转速、最大水流作用力以及尾流场有显著影响。     

人工挖沙对东江水系水动力及环境影响分析

根据东江水域的水文、水动力特征,建立了感潮水系水动力数学模型,分别在丰、枯水期相应的水文设计条件下,重点模拟、分析了人工挖沙可能对水文情势产生的影响．结果表明,人工挖沙必然引起河势的变化,进一步引起水位的降低及其他水文情势的改变,并可能破坏地表水与地下水补给平衡,潮汐地区成、淡水平衡,对河道的航运功能、取水功能、水利功能、生态环境功能等产生影响．     

"育鹏"轮斜航水动力数值计算及运动仿真

为了建立高精度船舶运动数学模型,以目前国内最大、最先进的大连海事大学教学实习船"育鹏"轮为研究对象,采用计算流体力学方法,分别对该船模压载状态下的直航运动和斜航运动水动力进行数值计算,将直航阻力系数计算结果与船模物理水池试验数据进行比较,验证了计算方法的可行性;对斜航水动力系数和力矩系数利用最小二乘法进行多项式拟合求取相关操纵性斜航水动力导数,代入"育鹏"轮六自由度运动数学模型中,用于预报和运动仿真.将部分仿真试验结果与实船海试数据进行对比,吻合较好,误差均在12%以内,验证了数学模型的正确性,提高了航海模拟器数学模型的精度.     

大型浮体水动力响应特性数值模拟及减摇措施

为研究马尔代夫海域大型浮体水动力响应特性及减摇措施,基于三维势流理论和刚体运动方程建立了浮箱水动力响应数值模型,分析了不同纵横比浮箱的水动力响应特性,讨论了减摇板布置方式及形式对浮箱减摇效果的影响,并在此基础上给出了较优的减摇板布设方案。结果表明:纵横比为2∶1的矩形浮箱在各个浪向下的运动响应相对平稳;减摇板宽度对浮箱横摇的控制作用较明显;浮箱迎、背浪面同时安装减摇板时减摇效果受安装高度影响显著;对于迎浪侧的双层开孔减摇板,上层减摇板开度40%时对浮箱横摇控制较好,浮箱横摇有义值极限海况下可降低16.9%,建议优先选用上层带开度的单侧双层减摇板布设形式。安装减摇板对波浪作用下浮体结构强度影响较小,应着重关注减摇板与外壳的连接强度。     

长江河口及其水下三角洲的沉积特征和沉积环境

近两千年来,长江河口河道束狭淤浅,南岸边滩伸展,河槽成形,河道加深,形成现代河口的形态。长江河口的沉积物分布是和河口地形及水下三角洲的发育密切相关的。本文研究了沉积特征以及它与沉积环境、地貌和水文特征之间的关系。大量材料分析表明,沉积物的粒度大小和水动力条件相适应,分选系数、偏态和中值粒径之间有相关性。长江河口可分为四个沉积区:河口段上段沉积区;河口分汉河段沉积区;河口拦门沙沉积区;水下三角洲沉积区。     

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.     

长江河口及其水下三角洲的沉积特征和沉积环境

近两千年来,长江河口河道束狭淤浅,南岸边滩伸展,河槽成形,河道加深,形成现代河口的形态。长江河口的沉积物分布是和河口地形及水下三角洲的发育密切相关的。本文研究了沉积特征以及它与沉积环境、地貌和水文特征之间的关系。大量材料分析表明,沉积物的粒度大小和水动力条件相适应,分选系数、偏态和中值粒径之间有相关性。长江河口可分为四个沉积区:河口段上段沉积区;河口分汊河段沉积区;河口拦门沙沉积区;水下三角洲沉积区。     

长江口横沙浅滩挖入式港区的规划思路和关键技术

为落实中央政府关于"到2020年上海建成国际航运中心"的要求,适应世界航运业的船舶大型化、泊位深水化的发展趋势,上海迫切需要规划开辟新的深水港区.通过反复研究、论证和比较,本文提出:横沙浅滩是目前上海开辟新港区的最佳场所;建设挖入式港区,不但可以规避长江河口拦门沙与最大浑浊带影响,还可形成包括水深20 m以上的大量深水码头岸线,满足上海港今后20～30年的持续发展需求;优化规划方案可以避免对长江口深水航道工程产生不利影响;北槽深水航道的疏浚土可用于横沙浅滩的前期促淤成陆,挖入式港池水域的开挖土可就近提供大规模陆域形成所需的优质土源,从而大大节省陆域回填成本.     

波流共同作用下水平轴潮流能水轮机水动力特性

通过开展物理模型试验,探究波流共同作用下水平轴潮流能水轮机尾流场的流速变化和紊动特性。结果表明:相比于纯流工况,波浪的存在有利于支撑结构后方水流的速度恢复,但会使水轮机叶片旋转水域后方近尾流的速度损失更大,远尾流的速度恢复更慢;水轮机下游流速会随波高和周期的增加而增大;波流共同作用工况下的湍流强度整体高于纯流工况;湍流强度随波浪周期的增大而减小,随波高的增大而变大。     

影响长江口深水航道骤淤的非常态天气过程Ⅰ:台风的路径特征及数值验证

为归纳长江口深水航道台风期骤淤的发生规律及特征,分析了发生骤淤时刻的气象条件与对应的波浪条件。研究发现,牛皮礁站的波能与骤淤具有较好的相关性;从台风路径上分析,长江口东侧过境台风对航道的骤淤影响显著。结合历史台风路径,选取3个典型路径的台风,选择藤田-高桥圆形经验风场和CFSR(climate forecast system reanalysis)风场的混合风场复演了台风场,然后采用SWAN模型模拟了不同路径台风期间的波况,最后以牛皮礁站的浅水波能流为判别参数,分析不同路径台风对长江口深水航道骤淤的影响。研究表明长江口东侧过境的台风是较易产生较大波能并进一步诱发骤淤的典型台风路径,这一分析结果与2010年以来的骤淤实测台风路径结果吻合。     

海平面上升对长江口波浪影响的预测与分析

基于MIKE 21SW建立了长江口波浪数学模型,采用实测资料对波浪模型进行了验证,分别模拟当前海平面和海平面上升0.5,1.0,1.5m情景下的不同风向下的波浪分布,比较分析了波浪随海平面上升的变化特征,长江口波浪随海平面上升的一般特征为:波高和周期变化过程与潮位变化过程一致,波高增量高水位时大于低水位;口内波高增量明显小于口外,滩地增量最大,滩地迎风向的波高增量比背风向大;波周期变化特征与有效波高相似,但变幅明显小于波高变幅.     

1996 年3 月长江河口水文观测和分析

基于长江河口1996 年3 月现场水文观测资料分析，得出：北支涨潮流速明显大于落潮流速，余流指向上游，存在着严重的外海盐水入侵。在南支中上游，盐度的变化受外海盐水的入侵和北支盐水的倒灌的共同影响，盐度变化与一般河口的变化规律不同；在大潮和中潮前期，盐度主要受下游外海盐水入侵的影响，在中潮和小潮期间，盐度主要受大潮期间上游北支倒灌盐水下移的影响。在南支下游，落潮流大于涨潮流，落潮历时大于涨潮历时；盐度最大值发生在涨憩，最小值发生在落憩，盐度变化受外海盐水入侵的影响，水文状况遵循一般河口变化规律。