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1.
潮汐应变对长江口北槽枯季湍流混合与层化的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
利用TELEMAC-3D开展了长江口北槽2010年枯季条件下湍流混合与层化的有限元数学模拟研究。该模型在外海开边界设置了8个主要分潮,并在自由表面考虑了定常风的影响,利用北槽水域3个潮位站(横沙、北槽中、牛皮礁)和2个水文观测站(北槽中段CSW、北槽下段CS8)2010年枯季的潮位、流速及盐度观测资料对模型进行验证并获得了良好的精度,从而得到北槽水域纵向、平面流场和盐度场。模拟得到的流速、盐度被用来计算势能差异(φ)、势能差异变化率(φ/t)、Simpson数(Si)和梯度Richardson数(Ri)。结果显示:1)北槽水域大潮平均和小潮平均的势能差异的变化范围分别约为0~30 J/m3和0~90 J/m3,且较大的势能差异基本位于主航槽,这些表明北槽水体小潮的层化大约是大潮的3倍,主航槽的层化强于坝田区,而北槽中段往往具有更强的层化。2)落急时刻,就北槽下段而言,潮汐应变、潮汐与风共同搅动引起的势能差异变化率的范围分别约为-20×10-4~100×10-4W/m3、0~100×10-4W/m3,这些表明,从大潮至小潮,潮汐应变总体增强而潮汐与风共同搅动总体减弱。空间上,主航槽丁坝附近的潮汐应变明显强于坝田区,潮汐与风共同搅动的强度在坝田区内、外也存在差异,导堤和丁坝的影响明显。3)对于北槽下段CS8站,大潮至中潮的Si数在0.15~0.4之间(介于下临界值0.088和上临界值0.84之间),表明潮汐与风共同搅动占优,属于应变致周期性层化(SIPS)。小潮的Si数在0.9~1.5之间(高于上临界值0.84),表明潮汐应变显著增强并占优,属于持续性层化。4)北槽下段CS8站梯度Ri数的量级范围在混合较好的表层和底层约10-3~10-2,在层化较好的中间水层约100~101。该站湍动能耗散率的量级范围大潮为10-3~10-9W/kg,小潮为10-5~10-10W/kg,具有明显的M4周期性特征和涨、落潮不对称分布,且表层和底层分别由于风应力和底摩擦作用而具有较强的耗散,中间水层稳定层化区的耗散则显著减小,潮汐应变是造成湍动能耗散率在涨、落潮周期内不对称分布的重要因素。 相似文献
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近期长江河口南汇南滩水域水沙变化特征 总被引：1，自引：0，他引：1
基于南汇南滩水域2011年12月和2012年6月洪、枯季大潮的现场水文观测资料及2003年2月枯季大潮、2004年9月洪季大潮的历史观测资料,分析潮流历时、流速、优势流和含沙量等水沙现状和变化特征,探讨近年来该水域水沙变化的主要影响因素。结果表明:(1)目前,南汇南滩水域洪季大潮落潮流占主导优势,枯季大潮涨潮流占主导优势;(2)东海大桥及其周边促淤围垦工程后,洪季大潮落潮优势增强,涨潮垂线平均含沙量减少,落潮垂线平均含沙量增多;枯季大潮落潮优势减弱,涨、落潮垂线平均含沙量均减少;(3)近岸工程建设是南汇南滩水域洪季落潮优势增强、枯季落潮优势减弱的主要影响因素;涨、落潮垂线平均含沙量的变化主要与工程建设、流域来沙量减少、近岸沙体变迁等作用有关。可为河口河槽治理提供理论依据。 相似文献
3.
珠江三角洲网河水沙形式复杂,河口的同步水沙分配特征对研究河口水沙输运以及泄洪排放路径的理解至关重要。分别于2016年12月枯季大小潮与2017年7月洪季大小潮,通过4个航次对珠江三角洲16个站位进行了同步水文观测。观测结果显示,洪枯季西江都为珠江三角洲水沙的主要来源,网河区流量输送存在3条通道,最终经由磨刀门(枯季26%,洪季33%)、洪奇沥(枯季18%,洪季20%)、虎门(枯季20%,洪季16%)三口门入海,三口门枯季总流量占八大口门的64%,洪季占69%。泥沙输运存在2条主要通道,最终经由磨刀门(枯季34%,洪季43%)与洪奇沥(枯季16%,洪季26%)入海,两口门枯、洪季泥沙量约占八大口门的50%、69%。16站位流量与输沙率季节性差异显著,网河区流量季节性差异北江大于西江大于东江,八大口门季节性差异由中间口门向两侧口门递减;网河区输沙率季节性差异西江大于东江大于北江,八大口门季节性差异也由中间口门向两侧口门递减,含沙量的季节变化与输沙率相似,受潮流作用影响,洪枯季大潮含沙量一般大于小潮含沙量。 相似文献
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长江口南支-南港沙波的稳定域 总被引：10，自引：1，他引：9
1997年枯季和1998年特大洪水后期,在长江口南支一南港用直读式海流计和Endeco／YSI Inc．174SSM流速仪定点测量近底和表层流速大小和方向,并采集床面泥沙样品经室内分析得到底沙粒径,用声学测深仪和Ultra Electronics旁侧声纳仪走航测量床面形态。结果表明：1)枯、洪季时落潮流近底和表层流速比涨潮流流速大,落潮流周期比涨潮流周期长,且洪季落潮流表层流速大于枯季时,洪季落潮流周期比枯季时长;2)床面泥沙枯季时为粗粉砂至极细砂,而洪季时为极细砂至细砂;3)枯、洪季床面上的沙波形态受落潮流控制,波高与波长之比值以及背流面坡度较小,洪季时沙波波高比枯季时高,波长比枯季时长。显然,长江口南支-南港落、涨潮流和床面泥沙粒径及沙波形态的特征均与季节性变化的径流有关。此外,在Van den Berg and Van Gelder(1993)底形稳定相图中,作者提出了一个新的沙纹与沙波间的转化边界。 相似文献
5.
采用受控的自回归滑动平均模型(CARMA)分别研究了珠江河口洪、枯季对外海潮波响应的固有频率。枯季采用单输入单输出模型,洪季采用双输入单输出模型,通过验证、检验表明,模型(CARMA)可用于寻求复杂网河对外海潮波响应的固有频率,方法可靠,易操作。通过频率增益响应分析,发现枯季珠江河口的固有频率以浅水分潮频段为主,对应周期介于6~10.0 h之间,枯季固有频率未出现在全日潮波对应的频段。洪季珠江河口的固有频率也以浅水分潮频段为主,珠江河口对浅水分潮的系统增益响应幅值最大。固有频率接近浅水分潮频段的站点,枯季较洪季固有频率减小,对应周期延长。 相似文献
6.
涨落潮槽是河口区的重要地貌单元。只有枯季涨潮槽才能表现出涨潮优势。使用ADCP和ENDECO在枯季对长江口典型涨落潮槽进行一个潮周期的同步水文观测。利用本次观测资料和收集以前洪季水动力结果，比较分析了长江口涨落潮槽一个完整洪枯季大小潮水动力特征和输运机制。结果表明：（1）长江河口涨潮槽的水动力极为复杂。不仅存在洪枯季节的水文特征变化，而且存在着洪季大小潮和枯季大小潮的变化；（2）只有枯季大潮表现出较为明显的涨潮优势。涨潮槽的单宽涨落潮量接近，而落潮槽的单宽涨潮量都小于单宽落潮量；（3）洪季大小潮涨潮槽的平均涨潮流速都大于落潮槽，平均落潮流速都小于落潮槽。枯季小潮的平均涨潮流速来说，涨潮槽大于落潮槽；而对于落潮流速来说，涨潮槽上部小于落潮槽，下部大于落潮槽；（4）涨潮槽的欧拉余流要小于落潮槽，涨潮动力减弱对涨潮槽的影响较为明显。 相似文献
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本文基于4次洪枯季同步水文观测资料,着重分析了长江口北支悬沙浓度的潮周期变化、垂向分布、纵向分布和悬沙输移及其时空差异。研究结果显示,悬沙浓度的潮周期变化过程在大中潮期以M型(双峰型)为主,下段主槽内在大潮期多出现V型,上段在枯季可出现涨潮单峰型;小潮期可出现无峰、单峰或双峰型。涨、落潮悬沙浓度峰值及均值,在枯季多涨潮大于落潮,洪季中小潮特别是小潮期易出现落潮大于涨潮;下段主槽内在大潮期易出现落潮大于涨潮。悬沙浓度的垂向分布及其变化特点,在大中潮期与悬沙的潮周期变化型式有关,其中M型存在显著的洪枯季差异。纵向上,最高悬沙浓度在枯季出现于中段灵甸港至三和港之间及附近河段,洪季则在下段三条港附近。潮周期悬沙净输移,枯季大多向陆特别是大中潮期,洪季中上段大多向海,下段大潮期多向陆、中小潮易出现向海;下段主槽内在大潮期易出现向海。 相似文献
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长江口盐度的时空变化特征及其指示意义 总被引：23，自引：4，他引：19
2003年2,7月在长江口进行了枯、洪季大规模综合水文测验,布控范围西自江阴东至口外-20m,测验站点覆盖4条入海汊道.测验资料统计分析表明:(1)径流大小、汊道分流比、潮汐强弱和地形条件是控制盐度时空变化的主要要素;(2)在盐度空间分布上从大至小的顺序是:北支,南槽,北槽,北港口;(3)北支枯季发生盐水倒灌南支,而洪季可有一半以上区段为淡水所控;在其他3个入海汊道中,北港口门段是长江口盐淡水混合相对最弱的区段,盐度潮周期变幅最大,但洪枯变幅最小;南槽的盐淡水混合较强,盐度潮周期变幅较小,但洪枯变幅很大;北槽介于两者之间.(4)盐度时空变化反映洪季北支、南港和南槽分流比都有所增加. 相似文献
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《海洋通报(英文版)》2015,(2)
基于2011年12月和2012年6月洪、枯季大潮北港上段河道水域的现场水文观测资料,以及1999、2002、2003、2004、2005、2006、2007、2010年历史水文测验资料,分析潮流历时、流速、优势流和含沙量等水沙现状和变化特征,并探讨近年来该水域水沙变化的主要影响因素。结果表明:(1)目前北港上段河道水域落潮占主导优势;青草沙水库和长江大桥建成后,落潮优势明显增强,洪季大潮涨、落潮垂线平均含沙量减少,枯季大潮涨、落潮垂线平均含沙量增多;(2)流域径流量的季节性变化是造成北港上段河道水域垂线平均流速洪季大、枯季小的主要原因;大型工程的建设是该水域落潮优势增强的主要影响因素;北港上段河道水域含沙量变化可能与近岸工程建设、入海泥沙量减少等因素有关。 相似文献
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基于2011年12月和2012年6月洪、枯季大潮北港上段河道水域的现场水文观测资料,以及1999、2002、2003、2004、2005、2006、2007、2010年历史水文测验资料,分析潮流历时、流速、优势流和含沙量等水沙现状和变化特征,并探讨近年来该水域水沙变化的主要影响因素。结果表明:(1)目前北港上段河道水域落潮占主导优势;青草沙水库和长江大桥建成后,落潮优势明显增强,洪季大潮涨、落潮垂线平均含沙量减少,枯季大潮涨、落潮垂线平均含沙量增多;(2)流域径流量的季节性变化是造成北港上段河道水域垂线平均流速洪季大、枯季小的主要原因;大型工程的建设是该水域落潮优势增强的主要影响因素;北港上段河道水域含沙量变化可能与近岸工程建设、入海泥沙量减少等因素有关。 相似文献
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基于ADCP走航观测得到长江河口北槽弯道附近3个横向断面(AD3、AD5和AD6)的流速资料,采用涡度方法,本文计算、分析了弯道环流与混合在垂直横向上的时空分布、影响因素及其重要性。3个横向断面上均存在由不规则界面分开的二层结构的横向环流。半拉格朗日余流的计算结果显示:(1)小潮期间,AD3、AD5和AD6断面呈现表层向海、底层向陆的纵向环状半拉格朗日余流;大潮期间,呈现表、底层均向海的纵向半拉格朗日余流;(2)小潮期间,AD3断面呈现表层向北导堤、底层向南导堤的横向环状半拉格朗日余流;大潮期间,AD3断面中间区域呈现表层向北导堤、底层向南导堤的、而断面两端区域则呈现表层向南导堤、底层向北导堤的横向环状半拉格朗日余流;(3)小、大潮期间,横向断面AD5和AD6均呈现表层向北导堤、底层向南导堤的横向环状半拉格朗日余流;(4)"纵向半拉格朗日余流"在–0.2—0.7m/s;横向半拉格朗日余流"在–0.15—0.2m/s;(5)纵向半拉格朗日余流在横向上有明显变化。对弯道环流的进一步分析表明:(1)斜压梯度、内部摩擦致混合和底部摩擦致混合这三项各自的纵向分量是驱动纵向环流形成的主要因素,"纵向动量的横向重新分布项"次之,离心力和地转的影响可忽略;(2)横向斜压梯度和内部摩擦致混合项是驱动横向环流形成的主要因素,离心力、地转和底部摩擦致混合次之;(3)横向环流可能通过"纵向动量的横向重新分布项"减弱纵向动量,从而可能减弱纵向环流。 相似文献
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Channel constrictions within an estuary can influence overall estuary-sea exchange of salt or suspended/dissolved material. The exchange is modulated by turbulent mixing through its effect on density stratification. Here we quantify turbulent mixing in Hikapu Reach, an estuarine channel in the Marlborough Sounds, New Zealand. The focus is on a period of relatively low freshwater input but where density stratification still persists throughout the tidal cycle, although the strength of stratification and its vertical structure vary substantially. The density stratification increases through the ebb tide, and decreases through the flood tide. During the spring tides observed here, ebb tidal flow speeds reached 0.7?m?s?1 and the buoyancy frequency squared was in the range 10?5 to 10?3?s?2. Turbulence parameters were estimated using both shear microstructure and velocimeter-derived inertial dissipation which compared favourably. The rate of dissipation of turbulent kinetic energy reached 1?×?10?6?m2?s?3 late in the ebb tide, and estimates of the gradient Richardson number (the ratio of stability to shear) fell as low as 0.1 (i.e. unstable) although the results show that bottom-boundary driven turbulence can dominate for periods. The implication, based on scaling, is that the mixing within the channel does not homogenise the water column within a tidal cycle. Scaling, developed to characterise the tidal advection relative to the channel length, shows how riverine-driven buoyancy fluxes can pass through the tidal channel section and the stratification can remain partially intact. 相似文献
13.
河口环流结构关系到物质输运、泥沙沉积和地貌变化等物理过程。根据2019年磨刀门河口原型观测平台洪枯季连续观测分层潮流资料,统计洪枯季、大小潮河口东、西汊的涨落潮流及历时变化特征,利用理论方法解析河口东西汊平面环流和重力环流结构,进一步引入混合参数研究河口纵向环流中的潮汐应变环流。研究发现枯季东、西汊在转潮时刻存在东涨西落的平面环流结构,洪季平面环流特征较不明显;枯季重力环流强度整体略大于洪季,西汊重力环流强于东汊,表层向海环流流速可达0.2～0.25 m/s,而底层向陆环流流速相对较小。洪季大潮期由潮不对称性驱动的潮汐应变环流相对较大,进而增强了纵向环流的强度。河口垂向余流结构同样表现洪枯季、大小潮的变化规律。洪季余流整体较大,西汊在小潮期表层余流流速超过0.6 m/s,而东汊余流则明显呈现表层向海、底层向陆的分布特征,枯季余流整体较小,表明其对物质输运和河口地形塑造作用较弱。 相似文献
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横向流 (垂直于海湾主轴方向的流动) 对横向动量以及物质分布具有重要影响。已往研究表明,潮汐应变对横向流的垂向空间结构具有重要的调控作用。但这种认识仅局限于强层化海区,弱层化条件下潮汐应变对于横向流空间结构的影响仍未可知。为此,本文以象山港为例,基于实测数据阐释了弱层化条件下潮汐应变对横向流及其余环流垂向空间结构的调控作用。结果显示,象山港内湾横向流的垂向空间结构随大小潮呈现出明显的变化规律。大潮时,潮汐应变现象明显,涨潮时较强的垂向混合使得横向流在高潮阶段呈现出一层结构;落潮时垂向混合较弱,横向流在低潮时呈现两层结构。小潮时,潮汐应变受到抑制,垂向混合在涨落潮时均较弱,因此横向流在高低潮阶段均呈现出两层结构。经过潮时均进一步得到的横向余环流呈现出上层向南、下层向北的两层结构。由于潮汐应变的大小潮变化,横向余环流的反转深度反转点自大潮到小潮呈现出上升的趋势。 相似文献
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根据2006—2007年期间在珠江口八大口门进行的丰水期大、中、小潮3个航次、平水期和枯水期各1个航次的全潮同步水文观测资料,分析了八大口门的潮流特性、涨落潮通量等特征,并建立了逐时潮差与流量的相关关系。在丰水期小潮期间,八大口门受强热带风暴"碧利斯"带来的强降雨的影响,潮流特性、断面流量等水文特征出现较大的变化,逐时潮差与流量的相关关系与其他航次相比表现出不同的规律。在无强径流影响下,逐时潮差与流量的相关关系用线性方程拟合,相关性较好;但在强径流影响下,则采用二次多项式拟合较为合适,且拟合曲线的左右侧表现出涨、落潮过程的区别。 相似文献
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Advection, straining, and vertical mixing play primary roles in the process of estuarine stratification. Estuaries can be classified as salt-wedge, partially-mixed or well-mixed depending on the vertical density structure determined by the balancing of advection, mixing and straining. In particular, straining plays a major role in the stratification of the estuarine water body along the estuarine channel. Also, the behavior of a salt wedge with a halocline shape in a stratified channel can be controlled by the competition between straining and mixing induced by buoyancy from the riverine source and tidal forcing. The present study uses Finite Volume Coastal Ocean Model (FVCOM) to show that straining and vertical mixing play major roles in controlling along-channel flow and stratification structures in the Seomjin river estuary (SRE) under idealized conditions. The Potential Energy Anomaly (PEA) dynamic equation quantifies the governing processes thereby enabling the determination of the stratification type. By comparing terms in the equation, we examined how the relative strengths of straining and mixing alter the stratification types in the SRE due to changes in river discharge and the depth resulting from dredging activities. SRE under idealized tidal forcing tends to be partially-mixed based on an analysis of the balance between terms and the vertical structure of salinity, and the morphological and hydrological change in SRE results in the shift of stratification type. While the depth affects the mixing, the freshwater discharge mainly controls the straining, and the balance between mixing and straining determines the final state of the stratification in an estuarine channel. As a result, the development and location of a salt wedge along the channel in a partially mixed and highly stratified condition is also determined by the ratio of straining to mixing. Finally, our findings confirm that the contributions of mixing and straining can be assessed by using the conventional non-dimensional parameters with respect to salt-wedge behavior. 相似文献
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长江口浑浊带核心区北槽水动力特征研究 总被引：4，自引：2，他引：2
本文根据2015年长江口洪季浑浊带水域座底三脚架全水深范围观测数据，对北槽中下段纵横向流、余流结构、边界层特征等进行了深入研究，结果显示:（1）大潮潮流矢量特征在垂向上的变化差异最为显著；北槽中下段水流出现明显的横向输移，指向航槽北面；（2）横向流速在大潮期间的变化（垂线平均）为-0.10~0.39 m/s，小潮期间的变化为-0.13~0.25 m/s；横向平流对于北槽纵向物质输运有显著调整作用；（3）余流垂向差异大，底部几乎为0，小潮期间余流更强；周期性再悬浮的细颗粒泥沙可作为北槽最大浑浊带的重要物质来源；（4）传统六点对数流速拟合法获得摩阻流速误差较大，近底1 m区域高分辨流速剖面是准确获取底边界层参数的有效途径。 相似文献
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长江口北支悬沙浓度在潮周期内和大小潮周期尺度的变化特征及输运研究 总被引：2，自引：0，他引：2
Profiles of tidal current and suspended sediment concentration(SSC) were measured in the North Branch of the Changjiang Estuary from neap tide to spring tide in April 2010. The measurement data were analyzed to determine the characteristics of intratidal and neap-spring variations of SSC and suspended sediment transport. Modulated by tidal range and current speed, the tidal mean SSC increased from 0.5 kg/m3 in neap tide to 3.5 kg/m3 in spring tide. The intratidal variation of the depth-mean SSC can be summarized into three types: V-shape variation in neap tide, M-shape and mixed M-V shape variation in medium and spring tides. The occurrence of these variation types is controlled by the relative intensity and interaction of resuspension, settling and impact of water exchange from the rise and fall of tide. In neap tide the V-shape variation is mainly due to the dominant effect of the water exchange from the rise and fall of tide. During medium and spring tides, resuspension and settling processes become dominant. The interactions of these processes, together with the sustained high ebb current and shorter duration of low-tide slack, are responsible for the M-shape and M-V shape SSC variation. Weakly consolidated mud and high current speed cause significant resuspension and remarkable flood and ebb SSC peaks. Settling occurs at the slack water periods to cause SSC troughs and formation of a thin fluff layer on the bed. Fluxes of water and suspended sediment averaged over the neap-spring cycle are all seawards, but the magnitude and direction of tidal net sediment flux is highly variable. 相似文献