感潮河段悬沙数学模型——以长江口为例

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河流感潮段水环境影响预测评价

河流感潮段水环境影响预测评价陈明【摘要】The lower reaches of the Yangtze river from Datong to Jiangyin is tidal river, the river is mainly affected by the tidal estuary of Yangtze river, yet the area below Jiangyin belongs to the estuary, which is a reciprocating area of trend. According to the environmental impact assessment of surface water environment technical guideline, combined with the tail water discharge project of sewage treatment plant in the Yangtze river of Maanshan area, used the correct river formulas, water environmental impact of tidal river was separately predicted at the average, high and low tide. Prediction results showed that the tail water of the sewage treatment plant at low tide will cause large impact on water environment.%长江下游自大通至江阴为感潮河段，该河段主要受长江河口潮汐的影响，而江阴以下属于河口段，是潮流的往复区。

根据《环境影响评价技术导则地面水环境》(HJ/T2.3-93)要求，结合长江马鞍山段污水处理厂尾水排放工程，采用河流相应模式，按照潮周平均、高潮平均和低潮平均，分别预测河流感潮段水环境影响。

长江口三维悬沙数值模拟研究

长江口三维悬沙数值模拟研究
长江口位于我国长江三角洲经济区，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、悬沙运动的三维模型，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、盐度三因素影响的沉速公式，并将该公式加入到FVCOM三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著的影响，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。

长江口南汇近岸水域悬沙沉降速度估算

长江口南汇近岸水域悬沙沉降速度估算
陈沈良;谷国传;张国安
【期刊名称】《泥沙研究》
【年(卷),期】2003()6
【摘要】长江口南汇近岸水域 1 994年 9～ 1 0月大、小潮期间悬沙浓度实测资料分析表明 ,涨潮或落潮平均悬沙浓度在垂向上呈指数分布 ,拟合Rouse(1 93 7)公式。

据此 ,探索应用Rouse公式计算河口近岸水域悬沙沉速的分步求解法 :先由涨(落 )潮平均悬沙浓度和相对水深求出公式中的悬浮指标 ,再通过参数的确定从悬浮指标中反推出悬沙沉速。

用这一方法近似计算得到南汇近岸水域的悬沙沉速 :涨潮阶段平均为 3 46mm s,落潮阶段平均为 3 0 0mm s;全水域变化在 2 1 4～ 4 3
8mm
【总页数】7页(P45-51)
【关键词】长江口;悬沙;沉降速度;悬浮指标;R0use公式
【作者】陈沈良;谷国传;张国安
【作者单位】华东师范大学河口海岸国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TV142.1
【相关文献】
1.长江口南汇嘴近岸海床近期演变分析--兼论长江流域来沙量变化的影响 [J], 虞志英;楼飞
2.径流、潮流和风浪共同作用下近岸悬沙浓度变化的周期性探讨——以杭州湾和长江口交汇处的南汇嘴为例 [J], 郜昂;赵华云;杨世伦;戴仕宝;陈沈良;李鹏
3.基于XBeach的近岸植被水域悬沙运动数值模型 [J], 刘婷;唐军
4.长江口南汇咀近岸水域泥沙输移途径 [J], 陈吉余;陈沈良;丁平兴;杨世伦
5.长江口洪季北槽深水航道区域悬沙沉降速度估算 [J], 沈淇;顾峰峰;万远扬;孔令双;王巍
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长江感潮河段平面二维潮流数值模拟

长江感潮河段平面二维潮流数值模拟曾小辉;李国杰;姜昱【摘要】基于正交曲线网格下的有限体积法,建立河口潮汐的水深平均二维模型,运用Simple算法求解河口潮汐的二维浅水方程.以长江下游江阴水道为计算实例,用“露滩冻结”动边界技术处理方法模拟江阴水道二维潮流场,较好地解决了边滩、浅滩边界随水位的变动问题.实例和验证结果表明:计算的潮位和潮流过程与实测过程吻合较好,计算的流场合理.对计算结果的前后可视化处理,采用AutoCAD的DXF 数据接口生成流场和网格图,以便更好地进行直观分析.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】5页(P12-16)【关键词】二维潮流场;数值模拟;SIMPLER算法;动边界技术【作者】曾小辉;李国杰;姜昱【作者单位】中交第二航务工程勘察设计院有限公司,湖北武汉430071;中交第二航务工程勘察设计院有限公司,湖北武汉430071;中交第二航务工程勘察设计院有限公司,湖北武汉430071【正文语种】中文【中图分类】TP391有限差分法的原理比较简单，若边界不复杂，数学推理和程序编制都比较简单，并且计算内存占用比较少，计算速度快，在非恒定性比较强的问题中应用比较多。

但有限差分方法在处理复杂边界时灵活性比较差，计算精度不高，在复杂边界上常常出现虚假流动的现象，有时会出现水量不守恒现象。

相对而言，有限元法数学推理和程序编制复杂些，且因这种方法的网格可以为三角形或四边形等任意网格，虽然这种网格结构易于处理边界和地形比较复杂的问题，但需要数据结构定义计算单元之间的位置关系，占用内存比较大，计算速度相对较慢。

有限体积法是将计算区域划分成若干不规则形状的单元或控制体，对每个控制体分别进行水量和动量平衡计算，在计算出通过每个控制体边界沿法向输入（出）的流量和动量后，便得到计算时段末各控制体平均水深和流速。

有限体积法与有限单元法和有限差分法的数值逼近相比，其物理意义更直接、更明晰。

长江口悬沙含量垂向分布数值模拟

长江口悬沙含量垂向分布数值模拟
于东生;田淳;严以新
【期刊名称】《水利水运工程学报》
【年(卷),期】2004(000)001
【摘要】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.
【总页数】6页(P35-40)
【作者】于东生;田淳;严以新
【作者单位】河海大学,海岸及海洋工程研究所,江苏,南京,210098;长江水利委员会,长江口水文水资源勘测局,江苏,太仓,215431;河海大学,海岸及海洋工程研究所,江苏,南京,210098
【正文语种】中文
【中图分类】TV142.3
【相关文献】
1.长江口南港水动力及悬沙的时空分布特征 [J], 杨忠勇;蒋永强;郭兴杰
2.长江口12.5 m深水航道悬沙分布特征 [J], 刘杰;程海峰;赵德招;王珍珍
3.长江口外海域瞬时悬沙质量浓度垂向分布剖面的初探 [J], 伊小飞
4.长江口水域悬沙含量时空变化卫星遥感定量研究方法探讨 [J], 李婧;高抒;汪亚平
5.长江口二维非均匀悬沙数值模拟 [J], 曹振轶;胡克林
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感潮河段水沙数学模型研究与应用

感潮河段水沙数学模型研究与应用董炳江;袁晶【摘要】感潮河段的水流和泥沙运动均具有很强的非恒定性,采用有限体积法建立了一套感潮河段平面二维水流泥沙数学模型.模型采用同位网格的SIMPLEC法对水流方程进行离散和求解,较全面地考虑了非均匀悬移质及推移质运动,具有较好的普遍适用性.以长江下游口岸直河段和仪征河段为例,分别对模型作了定床和动床计算,计算结果与实测值符合较好,从而证明了模型的可靠性.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2012(043)001【总页数】4页(P18-21)【关键词】数学模型;泥沙冲於;长江下游;感潮河段【作者】董炳江;袁晶【作者单位】长江水利委员会水文局,湖北武汉430010;长江水利委员会水文局,湖北武汉430010【正文语种】中文【中图分类】TV142长江下游有相当长河段属于感潮河段，感潮河段水流不仅受径流的影响还受到潮汐动力的作用。

由于潮汐存在周期性变化，在涨潮、落潮更替阶段，流向也随之朝相反的方向改变;流速和流量亦随潮位的不同而变化，因此水动力特征极为复杂。

感潮河段泥沙大体来自两个部分:一部分为内陆径流挟运而来的流域泥沙，另一部分为随潮而来的海域泥沙，且泥沙运动与水流运动呈现出复杂的关系，水流、泥沙运动均具有很强的非恒定性，而非恒定输沙也正是未来泥沙科学研究的热点之一［1］。

随着人们对泥沙输运过程认识的进展和数值计算条件、方法的提高，泥沙数学模型在感潮河段工程中得到广泛的应用，并且日益成为研究水流、泥沙等运动规律的一个强有力的手段，普遍受到人们的重视［2］。

感潮河段平面二维水沙数学模型主要依据非恒定水动力学、河流泥沙动力学、河床演变等基本方程，根据一定的河道地形和水沙条件，利用现代高速计算机技术和数值求解技术，通过模型的反复试算、率定，从而预测、预报在一定水沙和河道边界条件下的水沙运动和河道冲淤变形，是目前研究感潮河段水动力情况、河势变化预测预报以及工程泥沙问题的主要手段之一。

长江口外海域悬沙浓度垂向剖面实用模型计算法

长江口外海域悬沙浓度垂向剖面实用模型计算法作者：施心慧来源：《湖南师范大学学报·自然科学版》2015年第01期摘要为了测定长江口外海域悬沙浓度，根据2006 年 8 月观测数据，以设定的反映悬沙分布特性的指标变量——悬沙特征系数为基础，根据得出的分析结果测算出来不同的悬沙垂直分布结果，并与实际观测的悬沙浓度进行对比.通过完善提出的悬沙浓度垂向悬沙浓度剖面实用模型，根据实际资料反映出来的数据验证模型的正确性和有效性，从而为由海表悬沙浓度推测水下悬沙浓度奠定基础.关键词悬沙浓度；悬沙特征系数；悬沙实用模型中图分类号TV148+1文献标识码A文章编号10002537（2015）01001205国内外学者对悬沙及其浓度的测算有大量的研究[13]，Einstein[4]是第一位系统地提出悬沙运动学理论的科学家，陈沈良[5]对杭州湾大中小潮悬沙浓度的变化规律进行了分析，认为悬沙浓度变化的主要影响因素是潮的周期流速变化和水位变化，其模型的计算结果与实测资料拟合较好.悬沙剖面的特征吸引大量学者进行研究[614]，获得了具有参考价值的成果.本文提出悬沙特征系数，这个指标与已有文献相比进一步描画出了悬沙分布的特性.作者通过观测台风过境前后长江口外海域悬沙断面层的特征得到悬沙特征系数，建立了一种计算悬沙浓度垂向剖面的实用模型，并选取3个固定点位对这一模型的科学性和有效性进行测试，结果表明此模型具有实用性，能为卫星遥感资料获取悬沙浓度剖面分布信息，实现动态监测悬浮泥沙分布规律提供科学依据.1泥沙数据的有效获取在获取泥沙数据的过程中，科学三号、金星二号科考船做出了巨大贡献.期间台风“桑美”袭扰我国，科考分为两个阶段，分别由科学三号和金星二号执行航段任务，这样既躲避了台风侵袭又能有效获得台风过境前后两个阶段的数据，为下一步分析提供了可靠保障.“桑美”台风过境前（以下简记为风前）的第一航段使用“科学三号”科考船对南起30°N，北到32°30′N，西起122°15′E，东至123°30′E的海域进行了调查，共设置6个纬度断面进行走航观测，其中1号断面位于30°N，2号断面位于30°30′N，向北纬度每隔30′设一断面，6号断面在32°30′N.经度上每个断面间距15′设一站点，共6个站点，在此区域的悬沙浓度剖面观测点共计33个，如图1所示.“桑美”台风过境后的第二航段使用了“金星二号”科学考察船对南起30°30′N，北到31°30′N，从西至东经历了东经122°至123°30′区间，并且设置5个进行观察的纬度断面.其中在1号断面的位置在30°30′N，依次向北纬度每隔15′设一断面， 5号为31°30′N.在经度方向上每个断面每10′设置一个点，除去落在岛屿及管制区内的站点，共35个观测站进行了悬沙浓度剖面的观测，如图2所示.第一航段还在3个站点进行了25 h连续悬沙剖面浓度观测，定点观测站位分别是S1站（122°51.881′E，32°0.187′N）位于观测当天长江口外混浊水的锋面处，S3站（122°29.932′E，31°15.261′N）是长江口外混浊水高浓度区的代表点，S2站（122°54.972′E，31°0.009′N）是混浊水域外侧（东边）较清水域的代表点.S1 站分别在5 m、10 m和27 m分别进行表层、中层和深层观测；而S3站的观测深度有所不同，分别设在 5 m，10 m，19 m处；S2 站的水深略深，深度分别设在 5 m，20 m，40 m处，3个站共获得27个垂向剖面悬沙浓度观测数据.为取得合理的基础数据，海试中主要借助常规法和仪器法对垂向悬沙浓度数据进行观测.观测悬沙浓度的常规方法是在实验室经过采水、过滤、烘干、称量等步骤，获得以mg/L为标准单位的悬沙浓度值，同时借助AAQ1183 水质检测仪的浊度探头，将剖面的浊度观测值记录下来，再将浊度单位值与浓度值进行转换，得出的数据就可以作为基础数据使用.将在同一地点同一时刻获得的悬沙浓度与在浊度仪探头下获得的数据转化后的数值建立对应关系，便得到了每个观测站点的垂向悬沙浓度资料，为继续分析分布特征提供了依据.2悬沙浓度垂向分布特征本文通过描述悬浮泥沙分布特性的量——悬沙特征系数（CCoSSC）来分析悬沙分布特征，即海水中悬沙底层浓度与表层浓度比值的对数：CCoSSC=ln（S底/S表）.（1）S底表示底层海水悬沙浓度，S表表示表层海水悬沙浓度，制作一个表示研究海域的10′×10′的网格点，将悬沙特征系数分别标注到网格上，记为悬沙特征系数表（表1），具体区域为东经1225°～123.5°，北纬30.0°～325°.将表1中数据作图（图3），可知：总体来看，悬沙特征系数呈现向外逐渐变小但在近岸大的特点；研究海域南部（北纬30°～31°）其特征的数值基本上都大于1，其中在123°E，30.5°N附近出现最大值；这片海域北部（32°N附近）有一个相对较低的区域，悬沙特征系数均小于1；北纬31°～315°为中间过渡带.3实用模型的设计及其在长江口外海域的应用根据泥沙扩散理论，对悬沙泥沙的垂向分布进行计算：ln（Sv/Sv0）=-ω（y-y0）/εy.（2）其中，Sv为y处的悬沙浓度，Sv0为海床面y0处的悬沙浓度，ω为悬沙沉降速度，εy为垂向泥沙扩散系数.由（2）式变化得到模型ln S=a+b·hr，hr=-y/H.（3）其中，hr为相对水深，S为悬沙浓度，H为海水的水深，a、b为回归参数.利用表1查出该海域某个地点相应的数值，定出相对水深hr的参数b，同时通过卫星遥感资料易获得该点表层浓度值，故假设表层浓度已知，从而代入公式（3）便可确定另外一个参数a.如此，在a、b两个回归参数确定的情况下，即可利用公示（3）计算出某点所处水层的悬沙浓度的对数值.本文对几十个航站点进行数据模拟，检验模型的有效性.由于在计算悬沙浓度时卫星云图以及相关数据并非表现出绝对0 m的数值，因此计算中使用风前风后站点表层0～5 m观测悬沙浓度平均值，应该更接近实际的结果和真正的表层海水情况.根据表1确定台风过境前后各站点的悬沙特征系数值，然后计算风前风后站点表层0～5 m观测悬沙浓度平均值，从而算出a和b值.然后由模型计算出该点整层水深的垂向悬沙剖面，最后与风前风后站点观测资料进行比较.首先对台风过境前的30多个站点按照上述办法进行测算，得到悬沙浓度观测值与根据公式（3）得出的计算值，算出相对误差和绝对误差（表2）.可以看出相对误差只有0.144 4；绝对误差极小，仅为1.420 8 mg/L，模型较为有效.使用同样的方法对台风过境后35个站点计算风后悬沙断面观测值与模型计算值之间的平均相对误差和绝对误差，如表3所示.可见风后的相对误差有所上升（0.243 3），但是绝对误差略有下降（0.896 5），总体数据基本一致.这表明实用模型能够应用到此海域的研究中.使用同样的方法对台风过境后35个站点计算风后悬沙断面观测值与模型计算值之间的平均相对误差和绝对误差，如表3所示.可见风后的相对误差有所上升（0.243 3），但是绝对误差略有下降（0.896 5），总体数据基本一致.这表明实用模型能够应用到此海域的研究中.根据表1得出相应的S1，S2和S3处的数值，如果这3个点经纬度不在表中的话，则取表中与其距离最近的值，并将模拟值与实测值进行比较（见表5）.结果误差不超过10%，这说明可以用特征系数表计算悬沙浓度值，实用模型可以应用于实际.5结论根据台风过境前后悬沙断面的观测资料数据，得出了悬沙特征系数.通过对台风过境前后各站点实测值与模拟值的比较，以及3定点回归模型的比较，得出结论：实用模型能够应用于研究海域.如果想用卫星图片资料得到海域表层悬沙浓度，只需要设定其中一个参数a，然后利用悬沙特征系数表确定另一个参数b，即可计算本海域的悬沙浓度垂向剖面，由此可借助卫星图片资料比较容易地获得表层悬沙浓度的信息.参考文献：[1]毕世普，黄海军，庄克琳，等. 长江河口峰的悬沙及动力特征初探[J]. 海洋科学，2009，40（12）：1218.[2]刘咪咪. 东海悬沙浓度垂向分布规律研究[D]. 青岛：中国科学院研究生院（海洋研究所）， 2008.[3]陈斌，周良勇，刘健，等. 废黄河口海域潮流动力与悬沙输运特征[J]. 海洋科学，2011，32（5）：7382[4]EINSTEIN H A. The bed load function for sediment transportation in open channelflows[J].Tech Bull， 1950，1026（1）：173.[5]陈沈良，谷国传. 杭州湾口悬沙浓度变化与模拟[J].泥沙研究， 2000，20（5）：4550.[6]郜昂，赵华云，杨世伦，等. 径流、潮流和风浪共同作用下近岸悬沙浓度变化的周期性探讨[J]. 海洋科学进展， 2008，26（1）：4450.[7]陈涛，李平湘，张良培，等.三峡坝区水体悬浮泥沙含量遥感估算模型研究[J].测绘信息与工程， 2008，33（2）：13.[8]孟庆勇.西太平洋特定海域沉积物的地磁场相对强度研究[D].青岛：中国科学院研究生院（海洋研究所）， 2009.[9]庞重光，韩丹岫，赵恩宝.黄东海悬浮泥沙浓度的垂向分布特征及其回归模型[J].泥沙研究， 2009，10（5）：6973.[10]李东义，陈坚，汪亚平，等.九龙江河口区悬沙浓度的实测与模型结果对比研究[J].泥沙研究， 2013，4（2）：3343.[11]董佳，张宁川. 泥沙参数选择方法及在悬沙浓度研究中的应用[J].水道港口， 2011，32（5）：3542.[12]李文丹，李孟国，庞启秀，等.台山核电站取排水工程潮流泥沙数值模拟研究[J].水道港口， 2011，32（2）：6773.[13]孔德星，杨红. 长江口区基于BP算法的表层悬沙浓度计算模型[J].海洋技术， 2009，28（2）：13.[14]郭志刚，杨作升，张东奇，等. 冬、夏季东海北部悬浮体分布及海流对悬浮体输运的阻隔作用[J]. 海洋学报：中文版， 2002，24（5）：7180.（编辑王健）龙源期刊网。

平面二维悬沙数学模型计算河口闸下淤积的缺陷及弥补方法_马进荣

第2期2007年6月水利水运工程学报H YDR O 2SC I ENCE AN D ENGI NEERI NGNo .2Jun .2007 收稿日期:2006-09-27 作者简介:马进荣(1971-),男,江苏高淳人,高级工程师,主要从事河口海岸动力学、水环境及工程泥沙研究.平面二维悬沙数学模型计算河口闸下淤积的缺陷及弥补方法马进荣,罗肇森,张晓艳(南京水利科学研究院,江苏南京　210029)摘要:分析了感潮河段闸下淤积机理及用平面二维悬沙数学模型模拟闸下淤积存在的缺陷.提出采用分析模式预测近闸段的泥沙平均淤厚,其余河段由平面二维悬沙数学模型预测淤积分布相结合的方法.实例分析表明,该方法可为河口建闸可行性研究提供依据.关　键　词:泥沙淤积;平面二维悬沙数学模型;分析模式;河口建闸;数值计算中图分类号:T V148.1ζT V66 文献标识码:A 文章编号:1009-640X (2007)02-0058-05Study on li m its and rem ed i a ti on of 22D suspended sed i m en t m odel ofsilta ti on down stream of estuary slu i cesMA J in 2r ong,LUO Zhao 2sen,ZHANG Xiao 2yan(N anjing Hydraulic R esearch Institute,N anjing 210029,Ch ina )Abstract:The silting mechanis m downstrea m of sluices and li m its of the 22D sus pended sedi m ent model t o si m ulate the silting downstrea m of sluices in a tidal reach are analyzed .A ne w method is p resented:the average silting thickness in the reach app r oaching the sluice is p redicted by an analytical model,and the silting distributi on in the other reach is p redicted by a 22D sus pended sedi m ent model .Analysis results of an exa mp le show that this method can supp ly the foundati on for the feasibility study of sluice constructi on in the estuary .Key words:sedi m ent silting;22D sus pended sedi m ent model;analytical model;sluice constructi on in estuary;nu merical calculati on我国大陆海岸线长达18000多k m ,有大小各异的河口1800多个,其中大部分中小入海河流河口都建有水闸.在建闸后获得效益的同时,因河口动力调整使闸下也发生了不同程度的淤积,部分淤积严重的还导致水闸淤废.南京水利科学研究院对闸下淤积问题开展了大量研究工作[1-3].通常,进行河工物理模型试验是研究建闸可行性及闸下减淤防淤措施的主要手段,而数学模型则主要为物理模型试验提供边界条件.在建闸决策的前期阶段,往往不具备河工物理模型试验的条件,常需以数学模型进行初步研究.但用数学模型模拟闸下淤积的机理尚存在一定的缺陷,故应采取相关的弥补措施.1　闸下河道淤积机理1.1　淤积成因河口内建闸后,潮波受闸门阻挡发生反射,增强了驻波特征,抬高了高潮位而降低低潮位,致使涨潮历时　第2期马进荣,等:平面二维悬沙数学模型计算河口闸下淤积的缺陷及弥补方法缩短,而落潮历时相对延长.潮波变形幅度从口门往闸址渐增,使口门处涨潮流速增加,而落潮流速相对减小.建闸引起的这种潮流变形,有利于泥沙从口外向建闸河段输送,而不利于河道内泥沙向外海排泄.建闸后,由于闸门的关闭时间远长于开闸时间,上游径流带来的泥沙一般淤积在闸的上部.闸下泥沙来源主要为海相来沙,常以悬沙及浮泥形式进入河道.口外水域是否有宽广浅滩、滩面泥沙粒径、风浪影响程度、浮泥是否发育等均会影响着闸下泥沙淤积的强弱.通常河口区水体含沙量越高,闸下淤积的泥沙来源越丰富.当口外有泥沙来源时,建闸后因口门区涨潮流速增大,涨潮期最大挟沙能力增强;落潮期流速减小,相应的挟沙能力也减弱,一般涨潮挟沙能力大于落潮挟沙能力.此外,由于口外泥沙随涨潮流上溯期,沿程因渐近闸址而流速趋小,泥沙逐渐落淤;涨潮转落潮的涨憩阶段也有大量泥沙落淤;进入落潮期,河道内水体含沙量已相对较小,落淤的泥沙部分会起动再悬浮随落潮流流出口门,部分则留在河道内.就口门横断面而言,一般涨潮含沙量大于落潮含沙量,涨潮期水体含沙量可超饱和,而落潮期含沙量通常欠饱和,涨潮输沙量大于落潮输沙量,涨、落潮不平衡输沙的结果使涨潮期多输入的泥沙落淤在闸下河道内.1.2　淤积分布由淤积成因分析可知,通常建闸后河口段的含沙量大于近闸段.由于河口段的涨潮流速较大,挟带较多泥沙上溯,而落潮期水体含沙量欠饱和,故在建闸初期河口段河床常呈现为冲刷;由于闸下近闸段的流速较小,通常为泥沙纯淤积段.建闸初期,河口冲刷段与近闸淤积段之间为冲淤过渡段,即为有冲有淤.随着闸下的河道淤积,潮波变形趋缓,淤积体有所下移,涨、落潮输沙渐渐达到基本平衡.平衡期的出现时间与建闸河段及口外水沙条件有关.2　数学模型模拟闸下淤积的缺陷2.1　模拟方法由于确定三维泥沙模型床面泥沙的边界条件尚不成熟,建闸引起改变后的床面泥沙边界更趋复杂,故在工程中仍以二维悬沙模型模拟闸下淤积.现仅讨论二维悬沙模型模拟闸下淤积的缺陷.二维悬沙模型中泥沙输运方程如下:9(DS)9t+99x(D uS)+99y(D vS)=99x Dεx9S9x+99y Dεy9S9y+F s(1)式中:D为总水深;S为水体含沙量;u,v分别为流速在坐标x,y方向的分量;εx,εy分别为坐标x,y方向的泥沙扩散系数;泥沙冲淤函数Fs=αω(S3-S)[4],其中,α为泥沙沉降机率,ω为沉速,S3为挟沙能力.泥沙冲淤函数Fs是数学模型能否正确模拟水域床面泥沙冲淤变化的关键.由其表达式可见,当水流挟沙能力大于水体含沙量时,床面有冲刷趋势,而床面冲刷程度与床面泥沙补给条件有关,冲刷量则可由泥沙沉降机率α调节,α需能够反映当地床面泥沙补给条件;当水流挟沙力小于水体含沙量时,水流挟带着过饱和泥沙,有淤积趋势,淤积速度受泥沙沉降机率α调节.α为需要在数值计算模型中调试确定的正实数,其值一般小于1.2.2　闸下近闸段的水流特征河口建闸后,由于关闸时间远长于开闸时间,关闸期间闸下涨潮水流不能上溯,闸下涨潮流速趋于0;落潮时闸下没有水量补给,水流依然极其缓慢,亦接近静水.因此,关闸期间闸下一定距离的河道内近乎静水.水位、流速变化满足水流连续方程,闸下静水段至河口段沿程涨、落潮流速满足渐变关系.2.3　平面二维悬沙数学模型模拟闸下淤积的缺陷挟沙能力与水流流速通常呈3次方关系[5],在近海水域的计算中也有取2次方关系[6]的.无论数学模型采用何种挟沙能力模式,当流速趋于零时挟沙能力必然也趋于零,而河口至闸下静水段流速是连续渐变的,自河口往闸址,挟沙能力由大到小直至趋于零.这样,由泥沙冲淤函数可知,涨潮期,潮流挟带的泥沙自河口向闸址运动过程一般会经历:不淤阶段,此时潮流流速较大、挟沙能力较强,基本无落淤,甚至有微冲;过渡阶95水利水运工程学报2007年6月段,潮流流速减缓、挟沙能力下降,水体含沙量与挟沙能力相当,床面有冲有淤;纯淤积阶段,潮流流速较小,水体含沙量大于挟沙能力,泥沙沿程落淤.落潮期,自闸下往河口,落潮流速渐增,涨潮期间落淤的泥沙,需在潮流流速达到起动(或扬动)流速后再悬浮并随潮流往下输送.闸下近闸段一定范围内趋于静水,涨潮流挟带的泥沙经过纯淤积阶段的河道后,水体含沙量往往已经很小,涨潮流实际上已无法将大量的泥沙带到闸的附近,由于受平面二维悬沙数学模型的冲淤模式所限,计算得到的最大泥沙淤强一般出现在闸下的一定距离,这与建闸后闸的附近淤积最强的现象不符合.闸的附近淤积最强的原因是闸下静水段内水体含沙量小,并接近清水,该清水段与下游浑水交界面附近由于清、浑水比重的差异,易形成异重流,异重流潜入清水底部继续向闸运动[3].该异重流现象是沿垂线平均的平面二维悬沙数学模型所无法模拟的.此外,闸下泥沙淤积通常是一个漫长的过程,用数学模型模拟预测时,还需面临建闸后长历时的闸上游水沙条件与闸下游潮汐动力条件匹配的问题,来水来沙条件、挟沙能力、悬底沙交换、地形调整与水动力条件的相互作用等诸多因素,在数学模型中的概化处理均会引起一定的误差,长历时数值计算不可避免的存在预测精度问题.3　分析模式可弥补数学模型的缺陷由于平面二维悬沙数学模型无法准确模拟闸下近闸段的泥沙淤积,为弥补数学模型的缺陷,可采用平面二维悬沙数学模型与分析模式相结合的方法,由分析模式预测近闸段的平均泥沙淤厚,用二维数学模型预测其余河段的泥沙淤积分布.分析模式的理论依据是河口河相关系公式.本文主要介绍根据窦国仁[7]河相关系推导出的分析模式.韩曾萃等[8]根据有关河流资料建立的地区性的分析模式与窦国仁的分析模式相似.将窦国仁推导的平原河流及潮汐河口的河床形态关系式[7]简写为:B=k1Q5/9e S1/9e(2)H=k2Q eS e1/3(3)A=k1k2Q8/9eS2/9e(4)式中:形态参数B,H,A分别为河床断面宽度(m)、平均水深(m)和断面面积(m2);Qe为包括径流量在内的落潮平均流量(m3/s);Se 为落潮平均含沙量(kg/m3);k1,k2为与河床、河岸泥沙特性及河流输沙有关的综合系数.窦国仁公式适用于建闸前、后河床形态的变化.令建闸前的河床形态参数为A1,B1,H1;建闸后为A2,B2, H2;建闸前的平均落潮流量和含沙量为Q1和S1,建闸后为Q2和S2;对同一河道而言,由于河道的泥沙特性不变,故建闸前、后的k1、k2也不变,则由上述(2)～(4)式可导得:B2=B1Q2Q15/9S2S11/9(5)A2=A1Q2Q18/9S1S22/9(6) 应用(5)、(6)式,由数学模型计算取得Q1,Q2,S1和S2,并在已知A1和B1的条件下求得的A2、B2和H2即为建闸后相对平衡的数值,也就是建闸后多年发生的河床平均变化的特征值.窦国仁和韩曾萃等的公式在推导过程中不仅采用了大量现场资料,且公式的正确性也得到了验证.但在将其用于弥补二维数学模型计算闸下淤积时,有必要分析有关参数的敏感性.(5)、(6)式中的建闸后流量和含沙量这两个参数,在建闸前不可能有实测资料,还需由数学模型提供.闸下河段的潮流量与地形之间有着相互影响的关系,但在近闸段落潮流量主要为径流量,可通过数值计算得到较为精确的流量值,而数值计算得到的含沙量则可能偏小.若假定含沙量S2偏小30%,由(5)式计算得到的B2就会偏小4%;由(6)式计算06　第2期马进荣,等:平面二维悬沙数学模型计算河口闸下淤积的缺陷及弥补方法得到的A 2会偏大8%.由此计算出的平均泥沙淤厚将偏大12.5%.在建闸初期的决策研究中这一偏差是可以接受的.4　应用实例采用平面二维悬沙数学模型与上述分析模式相结合的方法,对浙江省灵江庙龙港建闸可行性进行了初步研究.灵江、椒江位于浙江省台州市境内,椒江河口呈喇叭型,口外有广阔浅滩,滩面泥沙易受风浪影响,故在椒江河口常有浮泥发育.椒江和灵江示意图见图1.拟建的闸址初步选定在灵江庙龙港,该闸址距潮区界约20km ,距河口约48km.由平面二维悬沙数学模型预测建闸约2.5a 的闸下各断面平均淤厚,以及用分析模式预测平衡期闸下各断面淤厚见表1.由表1可见,13号断面以下的各断面由平面二维悬沙数学模型计算得到的平均水深基本上均小于分析模式;13号断面以上的各断面平均水深则反之.这主要是因为数学模型预测时间较短,河床形态未达到冲淤平衡.平面二维悬沙数学模型预测的闸下淤积分布见图2.从平均情况看,通过二维水沙计算,图1　椒江及灵江示意图Fig .1　Sketch of J iaojiang R iver and L ingjiang R iver 在平常开闸排水(用水量为年径流量的20%)时,用窦国仁分析模式计算得到的闸下河段断面面积减少了24.8%,与韩曾萃[8]的计算结果减少18%接近.在枯水年枯水期,用窦国仁分析模式计算得到的闸下河段断面面积减少了27%,则与罗肇森、顾佩玉的经验模式估算减少28.4%接近[9].可见,用本文的方法作出的闸下淤积预测结果符合已有的建闸实际情况.在资料相对缺乏的条件下,用平面二维悬沙数学模型和分析模式相结合的方法,为灵江庙龙港建闸可行性研究提供了依据.表1　二维数学模型和分析模式预测庙龙港闸下断面平均泥沙淤厚Tab .1　Average silting thickness on secti ons downstrea m ofM iaol onggan Sluice p redicted bythe 22D sus pended sedi m ent model and the analytical model断面号平均水深/m 预测的平均淤厚/m 二维模型分析模式14.94-0.03-0.2925.33-0.11-0.3236.54-0.07-0.40410.770.12-0.7756.55-0.01-0.3765.20-0.03-0.2175.060.09-0.1185.360.10094.850.090.04105.120.280.36117.240.650.39断面号平均水深/m 预测的平均淤厚/m 二维模型分析模式127.250.600.57136.670.860.54147.170.290.50157.510.130.43167.260.260.58176.810.750.73189.300.330.87196.930.230.662013.400.190.58219.580.040.93226.280.042.11 注:表中“-”为冲刷,其余为淤积.16水利水运工程学报2007年6月图2　灵江庙龙港建闸后闸下河道冲淤变化预测(2.5a)Fig.2　Predicti on of scouring and silting in the reach downstrea m of M iaol onggang Sluicein L ingjiang R iver(t w o and an half years after constructi on of the sluice)5　结　语(1)本文分析了用平面二维悬沙数学模型模拟河口闸下淤积存在的缺陷,提出了用平面二维悬沙数学模型与基于河相关系的分析模式相结合的方法,可弥补这一缺陷.(2)采用三维泥沙数学模型模拟相对复杂的闸下淤积,需解决较多的技术难题.目前采用分析模式预测近闸段的泥沙平均淤厚,其余河段由平面二维悬沙数学模型预测淤积分布,可有效地解决工程实际问题.实例分析表明,含沙量模拟误差30%引起的闸下淤积厚度预测偏差仅为12.5%.(3)由于监测闸下异重流的资料较为困难,目前将垂向二维数学模型应用于近闸段仍有一定的困难,平面二维悬沙数学模型长历时预测也存在着诸多困难.因此,均有待于继续研究.参　考　文　献:[1]　罗肇森,顾佩玉.建闸河口淤积问题分析和减淤经验[R].南京:南京水利科学研究所,1983.[2]　窦国仁.射阳河闸下淤积问题分析[R].南京:南京水利科学研究所,1962.[3]　辛文杰,罗肇森,黄建维,等.我国建闸河口闸下淤积问题及其对策[R].南京:南京水利科学研究院,2003.[4]　窦国仁,赵士清,黄亦芬.河道二维全沙数学模型的研究[J].水利水运科学研究,1987,(2):1-11.[5]　陆永军,左利钦,王红川,等.波浪与潮流共同作用下二维泥沙数学模型[J].泥沙研究,2005,(6):1-12.[6]　辛文杰.潮流波浪综合作用下河口二维悬沙数学模型[J].海洋工程,1997,(1):30-47.[7]　韩曾萃,符宁平,徐有成.河口河相关系及其受人类活动的影响[J].水利水运工程学报,2001,(1):30-37.[8]　窦国仁.平原冲积河流及潮汐河口的河床形态[J].水利学报,1964,(2):1-13.[9]　马进荣,罗肇森,赵晓冬.灵江庙龙港建闸潮流泥沙数学模型研究[R].南京水利科学研究院,2006.26。

长江口北支强潮河道悬沙运动及输移机制

长江口北支强潮河道悬沙运动及输移机制陈炜;李九发;李占海;戴志军;闫虹;徐敏;赵军凯【摘要】随着崇明北侧岸滩的自然淤涨和人工圈围,北支河道显著束窄,“喇叭口”顶点位置下移.在新的地形及流域来水来沙变异背景下,作为长江河口的分支强潮汊道,其悬沙运动与输移特点值得探讨.根据2010年4月小潮至大潮连续8d的半个半月潮水沙观测,结合多年不同河段水沙观测数据得到的含沙量过程曲线显示:整个河道潮流强、含沙量高,含沙量过程曲线呈“单峰-双峰-单峰”的变化特点；河道悬沙的输移以平流输移和“潮泵输移”为主,以“喇叭口”顶点为界,上游段河道平流输移占主导地位,“潮泵输移”次之；下游段“潮泵输移”占主导,平流输移次之.净输沙总量呈:上段河道向海,下段河道向陆,在“喇叭口”顶点附近存在一个泥沙汇聚的最大浑浊带区域.%As the effect of natural accreting processes and artificial reclamation, the river channel of the North Branch in the Changjiang Estuary has narrowed significantly, and the position of summit of the funnel-shape has moved down. As an important strong tidal bifurcation of the Changjiang Estuary, the transport characteristics of suspended sediment in the North Branch is deserving of further discussion and research by considering the changes in river morphology and sediment load from the Changjiang drainage are-a. According to the continuousl observation of flow and sediment during one spring-neap tide cycle in A-pril 2010, together with historical data from different locations, the obtained results are as follows- the current is strong and suspended sediment content (SSC) comparatively high in the North Branch, the process curve of the SSC shows a pattern of "unimodal- bimodal-unimodal"in a half 14 d cycel. Lagrang-ian advection and tidal pumping effect are two main constituents of sediment transport in the North Branch, with spatial variations. Touxing Port can be considered as a transition, where Lagrangian sediment transport dominantes in the upper mouth and the tidal pumping in the lower section. As for the net sediment transport flux, it moved seaward in upper mouth and landward in the lower section. The result suggests a turbidity maximum due to sediment accumulation around the summit.【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2012(034)002【总页数】8页(P84-91)【关键词】长江口北支河道;含沙量;悬沙输运;潮流;机制分析【作者】陈炜;李九发;李占海;戴志军;闫虹;徐敏;赵军凯【作者单位】华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;荷兰代尔夫特理工大学,代尔夫特2628CN;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062【正文语种】中文【中图分类】P333.41 引言长江口北支河道西起崇头，东至连兴港，属长江河口“三级分汊、四口入海”中的第一级汊道，同时也是“四口”中最北端的入海口，全长约80km。

长江口细颗粒悬沙浓度垂向分布

长江口细颗粒悬沙浓度垂向分布摘要在长江口利用“声学悬沙观测系统”观测到大潮四种典型的高时空分辨率细颗粒悬沙浓度声学垂向分布图和垂线分布曲线。

悬沙浓度垂线分布曲线表明：(1)在涨潮时呈L形，悬沙浓度的垂向变化梯度小(浓度小于1.0g/l)。

(2)在涨急时呈射流形，射流顶的悬沙浓度达10g/l，悬沙浓度的垂向变化梯度大。

(3)在落潮时从水面到水底悬沙浓度按指数增加，可能代表恒定均匀流中悬沙处于平衡条件的分布，泥沙垂向扩散系数εS在数值上大约是泥沙颗粒沉降速度ωＳ的两倍。

(4)在落急时是不连续，并且在水体中部呈射流形，悬沙浓度的垂向变化梯度大。

关键词长江口细颗粒悬沙浓度高时空分辨率声散射1 前言Kirby和Parker[1]首次用LUTOCLINE(泥跃层)一词描述潮汐河口粘性细颗粒悬沙浓度垂向分布的不连续性，即垂向悬沙浓度出现明显的变化。

此后，泥跃层和近底高含沙层被发现普遍存在于许多高浑浊的河口海湾[2～5]。

Ross和Mehta、Smith和Kirby以及Wolanski等[5～9]详细地研究了泥跃层和近底高含沙层的动力特性，并建立了相应的数学模型。

这些研究加深了我们对潮汐河口近底水—泥相互作用的认识，这种相互作用控制整个潮汐河口细颗粒泥沙的输移过程。

在海岸工程应用上，如河口航道、港口、码头和系船池，需要对细颗粒泥沙运动定量化。

由于河口悬沙浓度随深度迅速变化，因此，悬沙浓度的精确观测是一个关键。

至今，为了获得近瞬时的悬沙浓度的垂向分布，已发展了许多新的技术。

特别是声学技术被广泛应用于海洋中悬沙浓度的测量[10～13]，使我们能得到高时空分辨率悬沙浓度垂向分布；但是声学技术尚未广泛应用于河口粘性细颗粒悬沙浓度的连续观测。

国内，在河口细颗粒泥沙输移现场观测研究中，悬沙浓度资料大多依赖于野外水样的采集[14～16]。

Li等[17]利用光学测沙系统研究了浙江椒江河口细颗粒泥沙输移。

本文作为“声学悬沙观测系统”在长江口北槽口外悬沙运动研究应用的系列成果[18～20]，其目的是为了解河口细颗粒悬沙浓度近瞬时垂向分布提供一种较好的途径。

潮汐河口盐度紊动扩散系数探讨——以长江口盐度数学模型为例

送是与丑寸ｊ堋’龇断一且是ｊ翎嘲孙舫向ｊ禽ｉｊ皇，Ｅｐｉ薷足：ｉｒ：一Ｄｊ芒。

根据以上０石ｊ假定。

得到笛卡尔坐标系下的三维盐度对流扩散方程：等“墓＋Ｖ等＋墓＝ａ苏ｓＬｉａ，。

ａ教ｓｊｌ｝ａ砂ｓＬｒＤ，ａ砂ｓＪＩ＋－［Ｄ，ａｓ４－－－．－－Ｗ－－Ｄ，］ｃ－，一“＋ｖ一＋＝，＋＋．１ｎ１…魂魄匆＆苏ｌ１教ｌａ＇，ｌ７却Ｉｌ式中：Ｓ为盐度；“、ｖ、＿ｌ＇，为滴￡速；Ｄ，、Ｄ。

及＿Ｄ：分别表示不同方向的盐度紊动扩散系数。

ｉ枝１）右边的部分为盐度菊裁ｒ散项，此项已经不仅仅是物理意义Ｅ的扩散项，它包括分子扩散（Ｍｏｌｅｏａｌｍ＂ＩＮｆｆｔｍｉｃｍ）和紊流扩散（ＴｕｒｌｏｕｌｅｒｌＤｉｆｆｕｓｉ∞），同时包括不均匀对流弓Ｉ起的离散（Ｄｉ．４戚ｏｎ），是—个综合项。

易家豪认为，在天然水流申由于河床地形的影响，水流在平面上和垂线Ｅ流速分布变化很大，从而引起了浓度物质的切力扩散（ｅＰ离散），劳指出该项为影响质薰辘移的主要因素。

根据计甥经验表明，紊动扩骰项在计算中可以起觋喊小蓟曜涛瞰的作用，计算中如埸臻电》素动扩ｌ＃颐，容易使得盐度呈充分混台状态，就是因为数巍吲熨擞故。

此时的紊动扩散系数也不同于相应的分子扩散系数，它已经不是流体的属性。

紊动扩散系数的选取尤为重要。

３不同模型中盐度紊动扩散系数的选取盐度紊动扩散系数在—维、平面二维、垂向＝维及三维数值模拟中都会出现，不同的４奠型中有不同的选取原则。

３．１—维镁型在制中，式·删：筹＋“罢一ａ蠡ｓＬｉａ，，ａ缸ｓｊＩ。

皿的确定多燃为主，主要根据啪１和Ｈ耐雕鼬提出☆绚。

散系数经验公式：堡；ｆ—星＿ｒ（２）ＤｏＬ工＋口／该式表达了Ｄ．随距离ｊ斡勒铲．窘２蒯受关系。

黄昌鲡１嘲眦口删馘资料撕删口“嗽见＝Ｄ。

（工＋Ｂｉ］３，其中。

和Ｂ根据验证确定。

钱春材羽则采用经验公式Ｄ，＝ＢＤｏ，（ｚ＋Ｂ）来确定盐度紊动扩散系数，其中Ｂ为憩流Ｈ寸嗲Ｈ眵Ｒ蛄盐废．匝口ｒ碓虱岛。

弛平面＝维鲤在平面二维模型中由于垂向积分后，只有纵向（与主流方向—致）和横向盐度扩散系数（垂直于主流方向）．—般认为盐度扩散各向同性。

波—流共同作用下长江口二维悬沙数值模拟

波—流共同作用下长江口二维悬沙数值模拟波—流共同作用下长江口二维悬沙数值模拟摘要：本文通过数值模拟方法，研究了波—流共同作用下长江口内二维悬沙运移的情况。

通过建立数学模型和计算方法，模拟了长江口内悬沙的输运过程，并对波浪和流场的相互影响进行了探讨。

结果表明，波浪和流场的共同作用对悬沙输运过程具有显著影响，进一步深化了对长江口悬沙运动规律的认识。

一、引言长江口是我国最重要的河口之一，其水动力和悬沙运动规律的研究对于河口水文、水沙动力学的理解具有重要的意义。

波浪和流场作为长江口内两个主要的力学驱动因素，其相互作用对悬沙的输运过程有着重要影响。

因此，基于数值模拟方法，研究波流共同作用下长江口内二维悬沙运移的规律具有重要的理论和实际意义。

二、模型建立在本文研究中，建立了二维悬沙运移数值模型，考虑了波浪、流场以及悬沙之间的相互作用。

模型采用了数值解的方法，通过离散化长江口内区域，并运用流动方程、输运方程和释放方程来模拟波流共同作用下的悬沙运动过程。

模型的输入数据包括入口流速、入口浓度和入口波浪参数等，模拟的输出结果为悬沙在长江口内的输运情况和浓度分布。

三、数值模拟结果通过数值模拟得出的结果显示，长江口内的悬沙输运过程受到波浪和流场的共同作用。

在波浪作用下，悬沙会随着波动而上升和下降，这会影响悬沙的输运速度和方向。

而流场则会决定悬沙的平均输运速度和方向。

模拟结果还显示，在大波浪和强流场共同作用的情况下，悬沙会有较大的浓度差异和输运速度。

四、悬沙输运规律分析根据数值模拟结果，我们进一步分析了悬沙输运的规律。

首先，当波浪和流场方向相一致时，悬沙的输运速度较快；当方向相反时，输运速度较慢。

其次，波浪的幅度和周期对悬沙的上升和下降速度有较大影响，较大的波浪幅度和周期会引起更剧烈的悬沙运动。

此外，在大流量的情况下，悬沙的输运速度较快，浓度较高。

五、结论通过本文的研究，我们深入了解了长江口内波流共同作用下的悬沙运移规律。

长江口区基于BP算法的表层悬沙浓度计算模型

长江口区基于BP算法的表层悬沙浓度计算模型
孔德星;杨红
【期刊名称】《海洋技术》
【年(卷),期】2009(28)2
【摘要】传统的悬浮泥沙浓度测量方法存在着各种不足,而ADCP(声学多普勒流速剖面仪)具有观测悬浮泥沙浓度的潜能.文章目的在于利用BP神经网络强大的非线形处理能力和黑箱模型的优势探讨长江口区快速测量悬浮泥沙浓度的可能性.根据2006年7月在长江口区的20个站位使用RD300K型宽幅ADCP测量得到的实测资料,提取其回声强度信息,把回声强度、温度、盐度、流速作为输入层变量,利用BP算法反演悬浮泥沙浓度,结果表明此方法精度较高(平均相对误差为18.64%),说明利用4-4-1模式的BP人工神经网络算法拟合长江口区表层悬浮泥沙浓度是可行的,但拟合效果与流向无关,而是与采样现场的海况有很大关系.海况越好,拟合效果也越好.在拟合除表层以外其他水层时需要考虑声波传输过程中各水层物理性质的变化.
【总页数】3页(P18-20)
【作者】孔德星;杨红
【作者单位】上海海洋大学海洋科学学院,上海,201306;上海海洋大学海洋科学学院,上海,201306
【正文语种】中文
【中图分类】P726.21
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1.基于BP算法的ATEM室特性阻抗计算模型研究 [J], 陈立
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3.台风对长江口表层悬沙浓度的影响 [J], 王浩斌;杨世伦;杨海飞
4.基于遥感反演的珠江河口表层悬沙浓度分位数趋势分析 [J], 詹伟康; 吴颉; 韦惺; 唐世林; 詹海刚
5.长江口表层水体悬沙浓度场遥感分析 [J], 何青;恽才兴;时伟荣
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长江口南汇嘴海域表层悬浮泥沙分布和运动遥感分析

行浪向与盛行风向颇为一致，冬季以ＮＷＮ和Ｎ向浪为主，率为１％。季以ＳＳＥ向浪为主，Ｗ频９春Ｅ、Ｓ频率约为２％，季以ＳＥ向的风浪占多数，率为２％，季以ＮＥ和Ｎ０夏Ｓ频４秋ＮＥ浪为主，率为２％；月份的平均频１各波高均在１．ｍ左右６］０１１。－７
２遥感数据资料及处理
图１南汇嘴边滩形势及潮流流速玫瑰图
Ｆｇ１ｉ．ＲｏｅｍａｆｉａｕｒｎｅｏｉｎｔｅＮａｈｉｉｉａａｓｐｏｄｌｒｅｔｖｌｃｔｉｎｕｚｄｌｔｔｃｙｈｕｔｉｆ
２１００年ｌ０月
作者简介：书华（９９）男，北省邱县人，理研究员，要从事河口海岸动力地貌及数学模型研究。左１７一，河助主
Ｂ０ｒｐｙＺ０Ｓｕｈａ１７一，ａ，ｓｉａｔｒｆｓｒｉｇａｈ：Ｕｈ —ｕ（９９）ｍｌａｓｔｏｅｓ．ｅｓｎｐｏ
左右的传递方向进入杭州湾北岸（南汇南滩）另一股以３５左右传递方向进入长江口南槽（，０。南汇东滩）大；潮时涨、落潮平均流速均在００１８ｍｓ最大垂线平均流速为１３２１ｍｓ一般落潮流大于涨潮流［．．／，６２．～．／，２３１引。根据长江口引水船站多年的波浪资料统计，波浪以风浪为主，占８％，约０涌浪和混合浪分别占１％５盛５和％，
中图分类号：Ｖ１２Ｔ９Ｔ４；Ｐ７文献标识码：Ａ文章编号：０５８４（０００— ３４０１０－４３２１）５０８ — ６

感潮河网区水沙运动的数值模拟

1 n+ 1 1 n+ 1 Qn+ - Qn+ i Si i- 1 S i- 1 ∀X i- 1 1 n+ 1 n+ 1 n+ 1 Qn+ i+ 1 S i+ 1 - Q i S i ∀X i n+ 1 n+ 1 n n
( 5) 当 Qn i ∋0 ( 6) 当
n Qi
< 0 ( 7)
1 B ( S - S * ) = [ B ( S - S * ) ] n+ i
中图分类号 : TV 148+ 1
感潮河网区水沙运动表现出复杂的往复输运特征, 给水沙数值模拟带来了一系列的困难, 主要表现为 : 汊点分流分沙比计算。随着涨、落潮周期性变化, 汊点分流分沙比也随之变化。如果河网区汊点水流分配计算不准确, 汊点分沙模式欠合理, 将难以保证汊点沙量平衡, 从而可能导致汊点分流分沙计算失稳。河网区动边界处理。径流来沙和海向来沙在滞流区内沉积 , 形成沙坎 , 随着潮位的涨落 , 沙坎时隐时显, 形成动边界。动边界模拟涉及沙坎的变形计算 , 并对整个河网区水沙运动的模拟产生影响。在一维河网计算中若沙坎露出水面则该河段不过流, 因而需要改变节点数目和删减河段 , 势必要改变河网结构 , 数值处理相当复杂。 ! 河网区内边界点含沙量的确定。在下游开始落潮时相邻两断面水流的流向相反, 在流向相反的两断面之间存在内边界点, 该内边界点的含沙量分别为上溯潮流和下泄潮流的 ∀上边界# , 如何计算内边界的含沙量目前尚无恰当的处理方法。 ∃水流挟沙力公式的选用。对于感潮河网区, 潮流界上下河段具有不同的水沙输运特征, 因此需要解决不同水流挟沙力公式的分区选用以及切换的问题, 同时还须考虑挟沙力公式中参数随洪潮动力因素的变化。 % 缺乏含沙量边界资料时的恰当处理。在河道入海口处, 往往缺乏满足模型计算要求的含沙量边界资料, 需要建模者根据实际情况采用经验关系或有一定理论依据的技术处理。根据感潮河网区水沙运动特征 , 以东江中下游河网区为对象, 本文尝试建立感潮河网区一维非恒定流均匀沙水沙数学模型 ( 目前已完善为非均匀沙模型) , 进行河网区水沙运动和河床变形的数值模拟 , 并在水沙模拟的范围内着重对所建模型应用中值得注意的上述难题及其解决

长江口北支强潮河道悬沙运动及输移机制

运输ｌ＿ｌ。北支在一定条件下存在涌潮现象，间水期
２７日中潮、９０日小潮。期间平均风速３ｍ／２ —３ｓ
左右，向为２０～０；０３年７月１ — １风７。。２０５６日大潮对Ｓ和Ｓ站实施观测，０。２～２１日小潮对Ｓ和站３
引起必要的重视。
至２８日夜风向转为３０，速为１ｂ１ｓ最大０。风０２ｍ／，瞬时风速为１．ｓ浪高１Ｉ左右，２２５ｍ／，１＂３．至９日风力
骢鹋减弱。大通站的水情（３ｄ前）表１见。
体含沙量极高，这也是造成北支泥沙输运的重要方
式之一［１。径流挟带的泥沙与南支扩散人海泥沙
随涨潮回流人北支，是在北支河道内淤积泥沙的这两个主要来源，除此之外，苏北南下的沿岸流挟带的泥沙也有少量进入北支口。
测验时段
２０一 —９２０２Ｏ９１ — ６
２× ０ｍ。・一Ｓ
２
鼹５ ∞ ２
３．８４
５．９８４１６．
平均
３．７４
５．７５
３．９Ｏ
的基本类似（２，）即半个半月潮周期的小潮一图ｂｃ，
中潮一大潮的含沙量峰值为 “ 单峰一双峰一单峰” 的变化过程，明这一特征在北支具有普遍性。表

水沙数学模型技术在长江河口整治中的应用

第50卷第2期2019年2月人民长江Yangtze Ｒiver Vol．50，No．2Feb．，2018收稿日期：2017－08－28作者简介：徐学军，男，教授级高级工程师，硕士，主要从事水利规划设计及河口整治工作。

E －mail ：jianhuatang2004@126．com文章编号：1001－4179（2019）02－0042－05水沙数学模型技术在长江河口整治中的应用徐学军，唐建华，王玉臻，赵升伟（长江勘测规划设计研究有限责任公司上海分公司，上海200439）摘要：为给河口整治提供参考和借鉴，基于DELFT3D 模型系统建立了长江河口水沙数学模型，并利用实测水文、泥沙数据进行了率定、验证。

大量实测资料验证结果表明，该模型的潮位、潮流和含沙量模拟平均精度分别可达91%，86%和72%，模型具有较好的模拟精度。

该模型在长江河口治理规划研究、整治工程方案设计、施工设计、航道治理等方面应用效果良好，可为相关整治工程的决策和设计提供一定的技术支撑，值得进一步推广应用。

关键词：潮流数学模型；泥沙数学模型；整治工程；长江河口中图法分类号：TV148．1文献标志码：ADOI ：10．16232/j．cnki．1001－4179．2019．02．008长三角地区是目前中国经济发展速度最快、经济总量规模最大、最具发展潜力的区域，长江河口水土资源的开发利用对该区域经济社会的可持续发展举足轻重。

目前，包括长江口河势控制、航道治理等在内的一系列整治工程正在如火如荼的进行中。

水沙数学模型作为重要的技术手段，在长江河口大量整治工程的规划、设计、研究工作中发挥了重要作用，为相关整治工程的决策和设计提供了重要的技术支撑［1－4］。

笔者长期从事长江河口治理的相关工作，建立和完善了一套长江河口潮流、泥沙数学模型系统，该系统在长江河口治理规划研究、整治工程方案设计、施工设计、航道治理等方面发挥了一定的作用。

本文对该水沙数学模型及其在长江河口整治中的应用进行了阐述，旨在进一步推广该模型技术，为类似的研究和河口整治提供参考和借鉴。

感潮河段水沙数学模型研究与应用

而预测、报在一定水沙和河道边界条件下的水沙运预
ｇ—
＾（２１０２
一，（
＋一ｙ）刈十ａ
分组悬移质不平衡输沙方程
ａｈａＳｉｈａＳｖ）（Ｓ）（，）ｕ（ｈ
ＯｔＯｘＯｙ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
＋— ｖ）＋ａ — （１２ｈ
ｙ
＋
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水动力学、河流泥沙动力学、河床演变等基本方程，根据一定的河道地形和水沙条件，用现代高速计算机利技术和数值求解技术，过模型的反复试算、通率定，从
第４３卷第１期２０１２年１月
人民长江
ＹａｔｅＲｉｅｎｇｚｖｒ
ＶＯ．１４３．．１ＮＯ
Ｊｎ．，２２ａ０１
文章编号：０１４７（０２Ｏ一０８— ４１０ — １９２１）ｌ０１０
１９
分组推移质不平衡输沙方程
ａｈａｓＭ）ａＳｌ）（Ｓ）（（ｂｈｖ
— —
式，而引入相邻两点间的压力差（位差）同时为从水。了加强速度与水位之间的耦合关系，型按照ｃＭ．模．Ｒｉｈｅ和ｗ．．ｈｗ的建议采用动量插值公式计算。ＬＣｏ
随之朝相反的方向改变；速和流量亦随潮位的不同流
１模型建立
１１基本方程．

潮沟系统水沙输运研究——以长江口崇明东滩为例

潮沟系统水沙输运研究——以长江口崇明东滩为例谢卫明;何青;王宪业;郭磊城;郭超【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2017(039)007【摘要】To speculate about the hydrodynamic process and sediment transport within the intertidal zone,we con-ducted a two-day survey in the Eastern Chongming Island in April,2014 during a spring tide.Four tripods were deployed in three main morphological domains:one in the salt marshes,one in the mudflats and two in the tidal creeks.Our results show that:(1)the median particle size of surficial sediment in the creeks is 21.7 μm an d is fi-ner than that in the salt marshes and mudflats which is 33.0 μm.The particle size of suspended sediment decreases landward;(2)the dominant currents are rectilinear currents in the tidal creeks while are often rotational flows in the flats.The average vertical velocity in the lateral,creek,salt marsh,and mudflat is 15.4 cm/s,34.6 cm/s, 11.3 cm/s,and 28.9 cm/s,respectively;(3)the highest suspended sediment concentration appears in the early flood periods in the tidal creeks while occurs during slack water or in the middle of the ebb periods in the flats.The suspended sediment in the tidal creeks mostly derives from adjacent sea rather than resuspension which is the main suspended sediment source in the flats;(4)over a tidal cycle,net landward sediment transport is observed in the creeks and the average sediment flux per tidal cycle could be 4.0t/m.There is also a net import of sediment with 1.0 t/m per tidal cycle driven through the salt marsh.On the contrary,the net sediment flux in the mudflat is sea-ward along the creek and the dominant sediment transport in the mudflat is perpendicular to the creek rather than along the creek which the lateral,creek and salt marsh are.Our results also indicate that the salt marshes experi-ence deposition while the mudflats are eroded in our study site.%本研究以崇明东滩2015年4月实测潮间带水沙数据为基础,分析了潮沟、盐沼及光滩的水沙特征,重点研究了潮沟系统及邻近潮滩潮周期内悬沙通量情况.结果表明:(1)潮沟表层沉积物比潮滩细,二者平均中值粒径分别为21.7μm和33.0μm,悬沙粒径由海向陆逐渐变小;(2)大、小潮沟潮周期内潮流均以往复流为主,垂向平均流速分别为15.4 cm/s和34.6 cm/s;盐沼界和光滩则以旋转流为主,平均流速分别为11.3 cm/s和28.9 cm/s;(3)潮沟中的高悬沙浓度出现在涨潮初期,最大可达7.5 kg/m3,而潮滩高悬沙浓度则出现在潮落潮中期和高水位时刻;大、小潮沟和盐沼界站涨潮阶段平均悬沙浓度大于落潮阶段,光滩站则相反.潮沟悬沙主要来自邻近水域,而潮滩悬沙则与滩面表层沉积物密切相关;(4)潮沟在潮周期内净输沙方向均指向滩地,大潮沟潮周期单宽净输沙量可达4.0 t/m;盐沼界处垂直岸线和沿岸输沙强度相近,净输沙由海向陆,潮周期离岸输沙强度为1.0 t/m;光滩沿岸输沙强度远大于垂直岸线输沙,光滩净输沙由陆向海.研究揭示了潮间带潮沟系统的强供沙能力以及研究区域光滩冲蚀,盐沼植被带淤积的动力地貌过程.【总页数】12页(P80-91)【作者】谢卫明;何青;王宪业;郭磊城;郭超【作者单位】华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海 200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海 200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海 200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海 200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海 200062【正文语种】中文【中图分类】P736.21【相关文献】1.植被对潮沟发育影响的遥感研究--以崇明东滩为例 [J], 郑宗生;周云轩;田波;王建;刘志国2.长江口九段沙潮沟系统分维研究 [J], 陈琳;韩震3.基于潮沟定点观测的潮间带水、沙、盐交换研究——以长江口九段沙一潮沟为例[J], 李鹏;杨世伦;秦渭华4.异质潮滩波浪衰减特性研究——以长江口崇明东滩为例 [J], 蒋丰佩;何青;张国安;王宪业5.长江口北支小潮至大潮水沙输运机制研究 [J], 赵方方;李占海;李九发;陈炜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。