罗小峰, 陈志昌[1]2004年在《长江口水流盐度数值模拟》文中指出利用长江口平面二维水流盐度数学模型,模拟计算了4种水文组合条件下径流和潮流对盐水入侵的影响.探讨了长江口拦门沙地区盐度随水流的扩散输移规律.利用长江口北槽叁维水流盐度数学模型分析了盐度梯度引起的斜压项对水流的影响,以及航道增深对盐水入侵的影响.
范中亚[2]2011年在《长江口深水航道整治工程对流场、盐度场影响的数值模拟研究》文中认为长江河口具有叁级分汊、四口入海的平面格局,河口水流、盐度分布特征复杂。随着上海经济和社会快速发展,长江口水利工程建设密度不断增大,对长江口水流盐度分布规律影响也越来越大。本文先基于现场观测资料对长江河口各汊道洪季水流、盐度特征进行分析。然后基于FVCOM模式建立了长江口叁维水动力及盐度数值模型,数值模拟和分析长江口深水航道整治工程对北槽水流、盐度影响。主要内容包括：1)基于观测资料分析长江口水流、盐度分布规律,着重对口门与近口外共6个测站水流和盐度垂向分布特征进行分析,得出北港层化效应较大；南槽垂向混合较强；北槽测站涨潮最小流速出现在0.8层,涨落过程表底流速差异小。2)研究了长江口深水航道工程对北槽水流影响分析。数值模拟结果表明叁期工程建设后,流速平面分布上,北槽下段旋转流调整为往复流；导堤有效阻挡了九段沙区域大部分涨潮流进入北槽；坝田区域出现涡旋,其尺度与丁坝尺度相当。下段沿航道剖面流速分布特征为：涨急时中下层流速增大；落急时表层最大流速不变,但控制范围增大。3)在长江口深水航道整治工程不同阶段,北槽区域内盐度有相应的变化。叁期工程建设后,沿航道剖面,低盐水入侵并未显着改观,中上段低盐水控制范围增大；中下段高盐水入侵有少许增加；垂向上,盐淡水混合减弱,涨潮时刻出现高度分层现象。
黄惠明[3]2006年在《长江河口盐水入侵一、二维数值计算研究》文中研究表明长江是中国的第一大河,入海径流量大,属于中等强度的潮汐河口。河口宽浅,受径流和潮流的相互作用,河势复杂多变,盐水入侵极为复杂。本文在前人研究成果的基础上,分析了未来叁峡及南水北调工程运行之后,长江口盐水入侵的变化及发展趋势。 (1)初步分析长江口盐水入侵的规律及影响其变化的动力因素,阐明长江口盐度时空分布的规律,强调盐水入侵的研究应侧重在长江低流量背景条件下,枯季大、中、小潮期间长江口内各汊道盐水入侵状况及北支盐水倒灌对南支与南、北港上口水源地的影响。 (2)根据实测资料统计大通水文站年内及年际月平均流量变化情况,并综合叁峡及南水北调工程运行之后大通枯季月平均流量的变化,通过建立大通——长江口一维水流模型,在率定验证的基础上研究叁峡及南水北调工程等运行之后,长江近口段江阴附近水动力要素变化的情况。 (3)基于(2)所建立的一维水流模型,建立江阴——长江口二维水流、盐度模型,率定验证后数值研究长江低流量及枯季大、中、小潮背景条件下大通下泄流量的变化对长江口盐水入侵的影响,并进一步研究北支倒灌盐水团在南支的输移路径及扩散的范围,以此提出枯季协调叁峡及南水北调工程调水的大通临界流量。
罗小峰[4]2003年在《长江口水流盐度数值模拟》文中提出长江口由于径流和潮流的相互消长，盐水入侵极其复杂。论文参考已有的研究成果并运用现场实测资料，对长江口地区河床及动力特性及其对盐水入侵所产生的影响进行分析，探索了盐度随时间和空间变化规律。 建立了潮汐河口平面二维、叁维水流盐度数学模型，并开发了包括建模、计算和演示的完整数值模拟系统，在系统编制中提出了计算过程可视化概念。 运用平面二维水流盐度数学模型对包括杭州湾在内的长江口大模型进行模拟，验证结果与实测资料基本一致。对整个长江口地区水流盐度进行了各种水情组合模拟计算，并与现场资料分析结果进行对比，进一步从宏观上了解长江口地区盐水入侵的规律及影响的动力因素。通过拦门沙水域的盐度滩槽变化分析，得出拦门沙地区盐度随水流的扩散输移的一般规律。 利用叁维斜压水流盐度数学模型对北槽区域进行了模拟计算。研究了盐水入侵产生的斜压项和水面比降项在潮周期中的相对关系，并分析了斜压项对水流的作用。结合正在进行的航道治理工程，在模型中探讨了航道增深后对盐水入侵的影响。
杨莉玲[5]2007年在《河口盐水入侵的数值模拟研究》文中研究表明由于河口盐水入侵灾害的日益突出,该问题的研究受到了人们的关注。通过建立水流、盐度数学模型,进行河口盐度输移的数值模拟,对河口盐度的分布特征以及其受河口各种水动力因素的影响进行探讨分析,将有利于河口盐水入侵的防治。本文跟踪了国内外河口盐水入侵问题研究的最新动向,采用数值模拟方法对河口盐水入侵展开了系列研究,内容涉及一维、一、二维联解及叁维的水流、盐度数值模拟、模型建立和运行中一些关键问题的处理、径流量、潮差、波浪和风对河口盐水入侵的影响分析、以及珠江河口伶仃洋的盐水入侵模拟。论文采用多套实测资料对建立的模型进行了验证,合理地再现与分析了河口区的盐水入侵现象。论文的主要内容可以归纳为以下几个方面:1.系统归纳与评述了河口盐水入侵的危害、复杂性及各种影响因素,总结了盐水入侵的主要研究方法和国内外盐水入侵问题的研究现状。2.针对网河区水系复杂交错、河口区较宽广的不同特点以及实际工程研究的不同需要,分别建立了一维和一、二维联解水流、盐度模型。结合具体的工程实例,进行了模型的验证及工程方案对盐水入侵影响的评价。此外,还对盐水入侵强度与径流量、潮差的相关关系进行了探讨。3.推导了水平正交曲线变换和垂向σ变换后的三维非线性斜压流场、盐度场数学模式,给出了离散求解过程,对一些模型参数和边界条件作了处理,并首次将波浪和风因素纳入河口盐度数值模拟系统。并且,对常用的干湿判别动边界处理法进行了改进,通过计算水域边界邻近网格边长的系数修正,更准确地定义了计算区域,反映出了水域边界移动的连续性。利用弯曲分汊河段—洲头嘴的实测资料,进行了叁维水流计算和动边界处理的验证。4.建立了理想河口径流、潮流、温度、波浪和风综合影响下的叁维水流、盐度数学模型,通过对相同边界、初始条件下,有浪和无浪、有风和无风情况下的河口盐水入侵进行模拟、对比分析,探讨了波浪和风对理想河口盐水入侵的影响。5.建立伶仃洋多因素综合作用下叁维水流、盐度数学模型,利用大量实测数据对模型进行了较全面的验证,并对伶仃洋的叁维盐度分布特征以及波浪和风对其盐度输移的影响进行了研究。此外,探讨了盐度初始场与循环计算的问题。论文的创新性体现在以上2~5所述的内容当中,通过本文的研究,可以得到以下有价值的结论:1.从本文中各个实例的计算结果可以看出,文中所建立的模型能正确反映出工程方案对盐水入侵的影响及河口盐度叁维空间分布特征,采用一维、一、二维联解及叁维水流、盐度数值模拟方法研究河口上游叁角洲及河口区的盐水入侵问题是确实可行的。此外,动边界处理方法的改进、以及盐度初始场与循环计算问题的讨论,对于提高数值模拟的准确度和效率也是非常有利的。2.径流和潮流是盐水入侵的两个主要影响因素。盐水入侵距离和各个横断面含盐度均随着上游径流量的增加而减小,近似于线性变化关系。盐水入侵距离和各横断面含盐度均随着下游潮差的增加(涨潮量增大)而增加,其中盐水入侵距离与潮差呈线性变化关系,而横断面含盐度与潮差之间的变化近似于单调递增的曲线关系。3.理想河口和珠江河口伶仃洋的计算充分表明了波浪对河口盐度输移的影响。在本文所加波浪场作用下,河口盐水入侵前沿锋向河口上移,盐度等值线增加,总体而言,波浪越大时其对盐度输移的影响也越大,并且考虑波浪后表层盐度的变化大于底层盐度的变化。此外,也说明了波浪对盐度输移有两方面的影响:一是改变了水流流动,间接影响盐水入侵;二是直接地影响盐度的紊动扩散过程。4.风对河口区盐水入侵也存在一定的影响。在与涨潮流同向的风场作用下,受表面应力作用,河口区整体(表层至底层)盐度均有所增加,但由于实际河口情况复杂、风的存在同时会影响到深槽与浅滩的分流,因而,局部可能出现不一致的情况。较宽阔的外海区,其表层盐度增加,底层由于垂向风生环流的作用,也会出现盐度减小的情况。总之,从网河区一维、网河区和河口区一、二维联解到河口叁维水流、盐度数学模型,从建模前期资料的整理到模型的求解、参数的确定及具体实例的计算、模型的验证,从径流、潮差到波浪和风各因素对河口盐水入侵影响的分析,本文的工作涉及到河口盐水入侵数值模拟研究的诸多方面。本文对盐度模拟研究中的一些重要问题进行了分析。本文给出的模型与经验为河口盐水入侵的进一步研究提供了有益的参考。
于东生[6]2004年在《基于ADCP的长江口水沙运动分析及叁维水流数学模型》文中认为本文旨在根据ADCP水流实测资料及悬沙含量实测资料，并结合叁维水流数学模型，对长江口水流泥沙运动规律进行研究。 针对河口水流运动特性，采用ADCP实测水流资料对长江口水流运动规律进行研究分析。首先介绍了ADCP水流测量的原理及方法，并探讨ADCP的误差控制；研究了ADCP水流实测数据的处理方法，本文所用水流资料为ADCP的文本数据文件；根据ADCP实测水流资料，利用水文学、泥沙运动力学、河流动力学、数理统计相结合的方法，对长江口水流运动规律进行研究；基于河口水流运动特点，研究长江口水流环流形成的机理，并研究主要的影响因素；科氏力、径潮流相互作用及盐水入侵导致的密度梯度是形成环流的主要原因。 根据ADCP实测流量数据，采用叁种不同的处理方法，对长江口横断面流量分布规律进行了分析，单宽流量分布与河道断面形态较为一致，同时也发现地形变化对流量分布有很大影响。单宽流量在一定程度上能反映水流与河床边界的相互作用、相互适应的辨证关系，反映断面上单宽水体所具有的动量大小，可表征水流运动强度的动量，更能直接地反映水流对河床的动力作用。 采用ADCP实测水流资料与悬沙含量实测资料相结合的方法，对长江口悬沙运动进行分析。悬沙运动模式与水流基本一致，也存在叁种悬沙输移环流模式。在径潮流作用相对均衡的河口段，存在表层向海、底层向陆的垂向悬沙环流，北侧进沙、南侧出沙的平面悬沙环流以及表层向南、底层向北的横向悬沙环流。分析了潮流量与输沙率之间的关系。 以水流运动的基本假定为基础，分析Navier-Stokes方程，Reynolds方程及紊流模型，利用牛顿流体的应力与应变的本构关系，推导挟沙水流时均运动方程；从曲线网格生成技术入手，探讨控制函数的构造形式，应用Poisson方程变换建立正交曲线坐标系下的二维和叁维水流数学模型；根据所建立的叁维水流数学模型，对长江口水流进行模拟计算。 除了采用常用的水位、定点流速及垂线流速验证外，采用ADCP实测资料进行验证，包括断面流速、流量等。利用统计模型、方差分析模型与回归分析模型，对计算值与实测值进行相关性检查，探讨两者之间线性关系的密切程度，并分析ADCP水流测量的精度。结果表明，ADCP实测资料与模拟计算值有较好的一致性。
王璐璐[7]2012年在《长江口叁维悬沙数值模拟研究》文中指出长江口位于我国长江叁角洲经济区，是海陆联运的重要通道，但其深水航道建设目前仍受到泥沙淤积的影响。为了更好地开发整治长江口航道，全面系统地研究其泥沙输运规律具有十分重要的现实意义。本文在考虑多种因素对长江口细颗粒泥沙沉降速度影响的基础上，基于FVCOM建立了理想河口与长江口水流、盐度、悬沙运动的叁维模型，并对理想河口和长江口洪枯季泥沙运动和分布情况进行了模拟分析，具体内容和结论如下：1、通过总结前人有关粘性细颗粒泥沙沉降速度的研究成果，提出了考虑含沙浓度、水流紊动、盐度叁因素影响的沉速公式，并将该公式加入到FVCOM叁维水动力泥沙模型中。2、利用建立的模型对理想河口水动力、盐度、悬沙进行数值模拟，并从平面和纵剖面分析了理想河口水流运动、盐度分布与运动、悬沙运动时空变化以及盐度对悬沙运动的影响。3、利用洪季、枯季长江口实测资料对水动力、盐度、泥沙模型的模拟结果进行验证，结果表明本文建立的模型能够较好地反映长江口水动力、盐度场、悬沙场变化规律。4、依据长江口洪枯季水动力、盐度、悬沙的数值模拟结果：长江口枯季时盐度等值线总体分布与洪季相同，但枯季较洪季盐水上溯距离更远。枯季的悬沙浓度明显小于洪季悬沙浓度，浑浊带中心明显向上游移动。在模型中考虑盐度和不考虑盐度对沉速影响模拟结果相比，悬沙分布总体趋势一致，表层悬沙浓度与不考虑盐度时接近，但底层悬沙浓度比不考虑盐度明显增大。盐度对悬沙的分布和运动有着比较显着的影响，考虑盐度时的模拟结果与实际悬沙浓度分布情况更为接近。
赵洪波[8]2014年在《九龙江河口湾水沙运动及顺岸港池淤积研究》文中进行了进一步梳理河口湾位于河口与海洋之间的过渡区,沿岸也是港口发展的重要区域,由于其水动力及泥沙问题复杂多变,一直以来受到广泛关注。本文在总结以往研究成果基础上,以九龙江河口湾及顺岸港池为研究对象,推导了顺岸式港池淤积计算公式,并应用于九龙江河口湾顺岸港池的淤积计算研究;构建了河口湾水动力泥沙叁维数学模型并对泥沙沉速进行了改进,利用该模型研究了不同动力条件下盐度与水流泥沙的相互影响,分析了九龙江河口湾顺岸港池淤积的影响因素。本文的研究内容和结论如下:1、九龙江河口湾水动力泥沙及淤积特征分析结果表明,九龙江河口湾受多种动力因素影响,水流及盐淡水掺混对泥沙运动和顺岸港池的淤积影响较大。2、利用水流数学模型研究了顺岸式港池流速与港池长宽比的关系,据此提出了顺岸式港池泥沙淤积计算公式,经实测资料验证结果良好。应用该公式的计算结果表明,九龙江河口湾顺岸港池随着向西延伸及长宽比增大,原有港池的淤积减小,延伸段由于浅水深用及高含沙影响淤积较大。3、引入台风模型、SWAN风浪模型、EFDC水动力泥沙模型共同构建了河口湾叁维水动力泥沙数学模型。在研究含沙量、盐度及水体紊动对粘性泥沙沉速影响的基础上,对模型的沉速公式进行了改进。经实测资料验证表明,改进后的模型能够较好地反映河口湾水动力、盐度、含沙量及港区淤积特征。4、利用改进的水动力泥沙叁维数学模型,对九龙江河口湾盐度与水沙相互影响机制进行了研究,表明湾内交错的涨落潮水流使盐度形成北高南低、西低东高的平面分布,盐度的平面梯度在正常水文条件下最均匀、台风条件次之、洪水条件最不均匀。洪水条件下,湾口及顺岸港池区存在显着的盐淡水交汇锋面,受其影响形成较明显的垂向环流。5、考虑盐度影响可使含沙量计算值增大,并扩大含沙量在垂向上的分布差异,使其与实测值更为接近;采用考虑盐度及含沙量影响的沉速公式计算得出的九龙江河口湾顺岸港池的淤积与实际更为相符。6、高含沙归槽水流对九龙江河口湾顺岸港池的淤积具有重要影响,港池内盐度分层形成的垂向环流进一步促进泥沙沉降,使延伸段港池局部形成较大淤积。
王亚[9]2011年在《长江河口水流输运时间的研究》文中提出水流输运时间用来刻画河口动力的本质,水流输运时间成功应用在研究世界上的河口物质输运动力特性,但在多级分汊河口的相关研究却为数不多。在长江河口这类大型复杂多级分汊河口水流输运时间的研究有助于丰富河口海岸动力学研究的理论和方法,不仅是我国河口海岸研究的有益的尝试,在国际大型河口研究方面将具有很强的代表性。本文基于环境水动力学模型,首先建立了长江河口及其邻近海域的叁维水动力数学模型,利用大量野外观测数据对水位、流速和盐度进行了充分的验证,验证结果表明该模型能够合理地反映长江河口区域的水动力特征,为进一步定量研究长江河口物质输运及环流特征奠定了基础。研究选择长江口徐六泾作为进入河口的起点,利用河口海岸水流运动的最新的水龄理论,研究河口水流输运时间的时空分布和影响因子；采用流速、盐度分解的方法研究了长江河口控制上溯盐度的机理。以北槽深水航道工程为例,讨论了河口大型工程对河口环流以及水流输运时间的影响。得到主要的认识如下：系统研究了长江径流、潮汐、风和科氏力对长江水流输运的影响。长江径流是影响河口水流输运时间的主要因素,水流由徐六泾到长江口门(122.5。)所需要的时间,枯季约为洪季水龄的近两倍,枯季需要32天,洪季需要16天。长江口水流输运时间垂向分布特征存在明显的层化结构,洪季分层比枯季明显,小潮分层比大潮明显。同时发现在水流输运时间上存在与河口最大浑浊带相呼应的区域,该区域水流输运速度比上、下游都慢。研究发现长江河口潮汐的周期性混合,对调节河口水流输运时间过程起到了关键的作用。潮汐的振荡作用使得长江河口水体垂向混合作用加剧,径流作用下水体由河口向外海输运,潮汐的不对称作用和地形相互影响决定了长江河口水流输运的空间格局。在风的影响下,河口垂向混合作用加强,小潮水流输运速度加快,大小潮水龄差异减小。在多汉道的河口,风对水流输运的作用除了通过影响河口分层的方式改变水流输运外,还可以通过改变各汉道间下泄径流的分配影响水流在河口不同河段的输运时间。科氏力作用使得河口涨落潮流路分歧,对于改变水流输运的方向和水流输运时间的空间格局亦有重要的影响。从水流输运时间角度探讨深水航道工程对河口动力场结构的影响。深水航道工程建成后由于北槽河段阻力增加,河口上段水位抬升,各汊道下泄径流分配发生改变。北槽水流输运时间减小,最大减小约16%；南槽水流输移时间增加,最大增加可达41%。工程后南、北槽分水龄分层均增强,南北槽的水龄和盐度的垂向分布均比工程以前分层更强,垂向平均盐度水平梯度增加,重力环流增强。北槽的垂向平均的水流输运时间减小,但是由于垂向分层显着增加,工程后表层水流输运时间比工程前减小,而底层则比工程前增加更大,这种变化不利于高浓度泥沙等集中于底层的物质的向海输运。深水航道显着减小了北槽与南槽、北槽与北港的平面水流交换,导致了河口滩槽水龄格局的改变。由于北槽的水流在导堤的约束下,大量水体无法与南槽交换,从南槽下泄的径流有部分偏向导堤且沿导堤出南槽的趋势；由北槽下泄的径流,部分右转归入南槽,并在九段沙下部形成了高水龄区域。利用通量分解的方法对流速、盐度进行分解,研究了长江河口盐度上溯的机理。将盐度通量分解为平流输运部分、稳定剪切扩散和潮汐振荡盐通量。通过分析交换水流、盐度、稳定剪切扩散和潮汐振荡盐通量的时空变化特征,发现大潮期间潮汐振荡扩散盐通量是大潮上溯盐通量的主控因素,并决定了盐通量的大小和方向,小潮期间,稳定剪切扩散输运和潮汐振荡扩散盐通量的作用相当。对于整体而言,稳定剪切扩散输运中横向剪切扩散明显大于垂向的剪切扩散作用,表明在滩槽相间的河口体系中横向环流对纵向的盐度输运有着重要的作用。
李文杰[10]2017年在《长江口北支中束窄工程对周边水动力和水质影响的数值模拟研究》文中认为自二十世纪五十年代以来,随着北支河槽的冲淤演变,长江口北支一直淤积变窄,出现了北支悬沙和咸潮倒灌进入南支的问题。尤其是八十年代以来,北支的潮流径流交汇点向下游移动,使这一问题更加突出,严重影响了该地区城市的发展和居民的生产生活。为避免大量泥沙和咸潮通过北支倒灌入南支,威胁上海市的用水安全,上海市准备实施旨在解决“咸潮倒灌”现象的“北支中束窄”围填海工程。中束窄工程采用围海造地的方案,将水域围填成土地,让崇明岛东北部向外扩展,以缩小北支的径口。本文首先主要详细介绍了国内外数值模型的研究进展,其中包括水动力、盐度、水质等几个方面;介绍了国内外围填海工程的发展状况和长江口的各方面的研究现状;介绍了长江口及附近区域的位置,以及此区域的水文情况,气象条件以及社会环境概况;系统地阐述了MIKE数学模型中涉及到的基本控制方程及模型数值方法。本文的研究目标主要为,利用MIKE叁维数值模型,并且把考虑了水体斜压的基础上开启了温盐模块(TS)模块的水动力模型(HD)和水质模型(Ecolab)耦合在一起,建立大尺度数值模型,对长江口水域进行数值模拟,并从潮位、水流、温盐等几方面进行拟合验证,并分析其分布特征。以大尺度模型为基础构建小尺度模型,并对小尺度模型重复验证,用无机氮、磷酸盐和叶绿素a的实测分布图进行验证,并分析营养盐的分布特征。在已验证好模型的基础上,增加工程影响,并对北支中束窄工程对附近水域水动力、盐度及水质的影响进行分析。中束窄工程围填后,北支涨憩潮位明显降低,落憩潮位影响复杂。围填后,北支流速均有一定程度的降低,北支上段汊口处受到南支涨潮的影响,涨急流速有增大趋势。北支束窄工程对盐度的影响趋势为北支区域盐度值有明显的降低,对冬季北支咸水倒灌进入南支起到了明显的控制作用。工程实施后,在冬季,北支河口磷酸盐、无机氮与Chla含量增加明显;北支中上段磷酸盐及无机氮含量略有下降,叶绿素a的含量略有增加。工程实施后,在夏季,北支中上段磷酸盐、无机氮和叶绿素a的含量略微下降;北支河口的无机氮和磷酸盐增加明显,叶绿素a受到高氮抑制的影响而浓度下降。工程围填对南支及外海区域的水动力特征及营养盐含量的影响较小。最后对数值模拟工作进行总结,并对不足之处进行分析论证并为以后研究工作提出建设性意见。
参考文献：
[1]. 长江口水流盐度数值模拟[J]. 罗小峰, 陈志昌. 水利水运工程学报. 2004
[2]. 长江口深水航道整治工程对流场、盐度场影响的数值模拟研究[D]. 范中亚. 华东师范大学. 2011
[3]. 长江河口盐水入侵一、二维数值计算研究[D]. 黄惠明. 河海大学. 2006
[4]. 长江口水流盐度数值模拟[D]. 罗小峰. 南京水利科学研究院. 2003
[5]. 河口盐水入侵的数值模拟研究[D]. 杨莉玲. 上海交通大学. 2007
[6]. 基于ADCP的长江口水沙运动分析及叁维水流数学模型[D]. 于东生. 河海大学. 2004
[7]. 长江口叁维悬沙数值模拟研究[D]. 王璐璐. 天津大学. 2012
[8]. 九龙江河口湾水沙运动及顺岸港池淤积研究[D]. 赵洪波. 天津大学. 2014
[9]. 长江河口水流输运时间的研究[D]. 王亚. 华东师范大学. 2011
[10]. 长江口北支中束窄工程对周边水动力和水质影响的数值模拟研究[D]. 李文杰. 大连理工大学. 2017