长江口水源地取水口盐度对径潮动力的响应

上海市饮用水的80%来自长江口三大水源地——陈行水库、青草沙水库和东风西沙水库。枯季盐水入侵一直是长江口水源地安全面临的最大威胁。作为河口区域的主要动力, 有必要进一步研究径流和潮汐对长江口水源地盐水入侵的影响。通过建立长江口平面二维潮流盐度数学模型, 对长江口盐水入侵进行模拟, 分析了水源地取水口盐度过程与潮位过程的关系, 探讨了北支盐水倒灌对水源地的影响。研究结果表明:三大水源地因位置不同, 盐度过程线特征也不相同。水源地取水口盐度过程线与潮位过程线的关系可作为受北支倒灌盐水和正面入侵盐水影响程度的重要依据。北支盐水倒灌发生时, 东风西沙水库、陈行水库、青草沙水库水源地分别在大潮、中潮及小潮时受倒灌盐水影响最为严重。随着径流增大, 水源地受盐水入侵影响的时间会提前, 但是盐度则随径流的增大而减弱。     

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。     

长江口深水航道回淤量时间序列混沌特征分析

针对长江口深水航道回淤分布情况,以回淤最严重的H~N段为中间段P2段,H段以上为P1段,N段以下为P3段,将全部航道分为3段。采用混沌理论对深水航道全段及各分段回淤量时间序列的饱和关联维数以及K2熵进行混沌特征分析。各分段的饱和关联维数变化范围为1.80~2.15,K2熵变化范围为0.08~0.12;全段的分数维与K2熵的值大于各分段,分别为2.93和0.16。各分段的饱和关联维数研究表明,长江口深水航道回淤量的时间序列具有混沌特征,全段混沌特征的复杂性高于各分段。根据2011年,2012年和2013年长江口深水航道回淤量的时间序列,利用混沌方法对深水航道未来回淤量进行预测,各分段可预报时间尺度最多为1年,全段的可预报时间尺度为半年。给出了长江口深水航道全段及各分段回淤动力系统数学表达式的一般形式,全段需要3~6个状态变量,3个以上控制变量;各分段需要2~5个状态变量,3个以上控制变量。回淤动力系统数学表达式的一般形式可为建立回淤量预报模式提供参考。     

盘锦新港区二维潮流泥沙数学模型研究

针对盘锦港新港区规划建设方案,在分析该海域自然条件和岸滩演变的基础上,建立了工程海域平面二维潮流泥沙数学模型,且计算潮位、流速、流向和含沙量数据与实测资料验证良好。研究了起步和整体工程实施后对周边水动力场的影响,分别预报了港池和航道在正常天气以及大风天气(大浪作用1d)后的回淤情况。研究结果表明:工程海域岸滩基本稳定,工程实施后对周边水动力影响较小,整体工程实施后泥沙回淤厚度小于起步工程,正常年份整体工程实施后泥沙回淤量为187.14万m3。     

淮河江苏段入湖航道整治后泥沙回淤分析

针对淮河江苏入洪泽湖段航道局部水深不足的问题,拟采用整治工程提升航道等级。在简要介绍了该河段自然条件及河床演变情况的基础上,利用平面二维水流数学模型及泥沙回淤经验公式对航道整治前后的流场变化和泥沙回淤特征进行了深入分析。研究结果表明,整治工程实施后,河道水动力场变化较小,主河段过流能力略有增强,航道泥沙回淤量不大。     

海南红塘湾潮汐不对称性分析

基于海南红塘潮位测站2016年3月至2017年3月实测潮位资料及8个临时站点8月9—20日大、中、小全潮实测完整潮位资料,应用偏度与复分析方法,研究了红塘湾潮汐特征及潮汐不对称现象,探讨了红塘湾毗邻海域潮汐不对称性分布特征及机理。研究认为,作为开敞式弧形海湾,红塘湾海域为天文潮主导的不正规全日潮,主要分潮K₁,O₁及M₂等振幅自岸向海稍有减小,迟角自东向西逐渐增大;全年潮汐不对称性表现为落潮主导;潮汐不对称主要受K₁-O₁-M₂分潮的相互作用控制,短时间尺度随其相互作用在大小潮期间波动,长时间尺度受K₁与S₂分潮相互作用呈半年周期性变化,空间上由岸向海、自西向东逐渐减弱,水深相近的湾内变化较小且与湾外有明显区别;以天文潮主导的开敞弧形海湾,潮汐不对称性时间上受各天文潮分潮相互作用影响,空间上受地形要素控制,距岸近、坡陡、水浅时潮汐不对称性更强。     

上海市境内长江口水质时空分布特点研究

建立了大通至外海长江口平面二维水-盐数学模型,对上游不同径流量及外海不同潮流条件下长江口淡水资源分布情况进行了数值模拟。结果表明,淡水资源分布情况与径流量关系明显,当大通站径流量低于10000m³／s时,长江口南支与北支均发生盐水入侵。随着径流量增大,淡水资源分布区域逐渐增加。当径流量大于20000m³／s时,青草沙水库可以保证水库正常取水安全。涨潮时,大潮期间南支淡水资源分布范围较广,而小潮时淡水资源分布范围较小,落潮时相反。对于青草沙水库而言,潮差越大水体含盐度越低。形成“大潮低盐,小潮高盐”的现象。     

破碎波作用下淤泥含沙量分布试验研究

淤泥质海岸是我国海岸重要组成部分,其泥沙运动主要是"波浪掀沙,潮流输沙",在大风天破碎波作用下,水体含沙量剧增,对港口航道泥沙回淤会产生严重影响。以往研究沙和粉砂在破碎波作用下含沙量分布特征的较多。本次试验采用自来水和徐圩航道试挖槽内原状泥调配得到的试验淤泥,通过室内1∶200缓坡长水槽试验,分析研究崩破波作用下淤泥密度分别为1.35,1.40和1.45 kg/L的水体含沙量分布特征及掀沙机理。分析研究结果表明:破碎波掀沙能力与床面淤泥密度有较强的非线性关系。淤泥密度小于1.45 kg/L时,在破波点之前,底部就开始形成高含沙区,在破波点附近达到最大,在破波点后一定距离,水体明显出现泥沙分层现象。底部含沙量较大时,破碎波作用下淤泥与粉砂含沙量垂线分布特征相似都不均匀。     

不同标准在长江口水质分析中的应用

分别利用GB3838—2002《地表水环境质量标准》与GB3097—1997《海水水质标准》对长江口局部水质进行评价，得到不同的评价结果。建议对河口地区进行水质评价时，需根据评价的需求，针对具体问题进行分析，选择合适的水质评价标准。