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Field Observation and Analysis of Wave-Current-Sediment Movement in Caofeidian Sea Area in the Bohai Bay, China

China Ocean Engineering 2014年第3期28卷 331-348页

作者：左利钦陆永军汪亚平刘怀湘 State Key Laboratory of Hydrology Water Resources and Hydraulic EngineeringNanjing Hydraulic Research Institute School of Geographic and Oceanographic Sciences Nanjing University

In order to study the mechanism of flow-sediment movement, it is essential to obtain measured data of water hydrodynamic and sediment concentration process with high spatial and temporal resolution in the bottom boundary layer （BBL）. Field observations were carried out in the northwest Caofeidian sea area in the Bohai Bay. Near 2 m isobath （under the lowest tidal level）, a tripod system was installed with AWAC （Acoustic Wave And Current）, ADCP （Acoustic Doppler Current Profilers）, OBS-3A （Optical Backscatter Point Sensor）, ADV （Acoustic Doppler Velocimeters）, etc. The accurate measurement of the bottom boundary layer during a single tidal period was carried out, together with a long-term sediment concentration measurement under different hydrological conditions. All the measured data were used to analyze the characteristics of wave-current-sediment movement and the BBL. Analysis was performed on flow structure, shear stress, roughness, eddy viscosity and other parameters of the BBL. Two major findings were made. Firstly, from the measured data, the three-layer distribution model of the velocity profiles and eddy viscosities in the wave-current BBL are proposed in the observed sea area; secondly, the sediment movement is related closely to wind-waves in the muddy coast area where sediment is clayey silt： 1） The observed suspended sediment concentration under light wind conditions is very low, with the peak value generally smaller than 0.1 kg/m^3 and the average value being 0.03 kg/m^3; 2） The sediment concentration increases continuously under the gales over 6-7 in Beaufort scale, under a sustained wind action. The measured peak sediment concentration at 0.4 m above the seabed is 0.15-0.32 kg/m^3, and the average sediment concentration during wind-wave action is 0.08-0.18 kg/m^3, which is about 3-6 times the value under light wind conditions. The critical wave height signaling remarkable changes of sediment concentration is 0.5 m. The results show that the suspended

关键词： field observation wave-induced sediment suspension wave-current interaction bottom boundary layer (BBL) Caofeidian Bohai Bay

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The morphodynamic responses to deposition-promoting projects in island and reef coasts of the Zhoushan Archipelago,China

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International Journal of Sediment Research 2017年第3期32卷 351-363页

作者： Qingzhi Hou Zhili Wang Yongjun Lu Siping Mo State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering Nanjing Hydraulic Research Institute

China's island and reef coasts are mainly distributed along the coasts of Zhejiang and Fujian *** areas have favorable deep-water conditions and great development potential. The Zhoushan Archipelago is a typical island and reef coast. In the midst of the islands, there are many tidal channels with high water depth and high current velocity. Daishan Island is located on the northern part of the Zhoushan Archipelago. The sea north of Daishan Island can be characterized as having great water depth（generally between 10 and 20 m）, high current velocity（the maximum measured value is about 2 m/s）,and hyperconcentrated suspended sediment（annual average concentration under normal weather conditions is about 0.6 kg/m3）. Sediment transport is influenced by the co-action of waves and *** reclamation can ease the contradiction between the desire for development and the land resource shortage on island and reef coasts. Land reclamation generally starts from deposition-promoting projects on island and reef coasts with hyperconcentration of suspended sediment with the aim of reducing the reclamation cost. Based on the morphodynamic characteristics of the sea area near north of Daishan Island, a two-dimensional mathematical model was developed to analyze the co-action of current and waves and the model was verified for spring as well as neap tides in 2007 and 2012. The simulated values of tidal stages, tidal current velocities, tidal current directions, and suspended sediment concentration at15 stations in 2007 and 9 stations in 2012 were in good agreement with the in-situ measured ***, the simulated magnitude and pattern of erosion and sedimentation agreed well with the observations. This model was used to evaluate the effects of a proposed siltation scheme on the hydrodynamic environment and morphological change of the study area. The results of this study can inform the protection, development, and utilization of shoal-channels on island and r

关键词： Tidal current Wave Sedimentation Numerical simulation Island and reef coasts Deposition-promoting projects

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强潮海湾水动力环境对人类干预的响应——以泉州湾为例

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应用基础与工程科学学报 2017年第6期25卷 1124-1138页

作者：侯庆志左利钦陆永军王志力莫思平佘小建南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029

泉州湾平均潮差大于4.2m,最大潮差超过6m,是典型强潮海湾.泉州湾向东面向台湾海峡开敞,年平均波高0.9m,最大波高2~4m,泥沙运动受波浪和潮流共同作用.针对泉州湾海域波浪、潮流、泥沙以及海床演变特点,建立了二维波流泥沙数学模型,2016... 详细信息

泉州湾平均潮差大于4.2m,最大潮差超过6m,是典型强潮海湾.泉州湾向东面向台湾海峡开敞,年平均波高0.9m,最大波高2~4m,泥沙运动受波浪和潮流共同作用.针对泉州湾海域波浪、潮流、泥沙以及海床演变特点,建立了二维波流泥沙数学模型,2016年大小潮验证表明,计算潮位、流速、流向、悬沙含量与实测过程吻合良好,计算泥沙冲淤量和分布趋势与实测值接近.在此基础上,研究了不同强度人类干预对泉州湾水动力环境的影响.结果表明,1978年以来的边滩围填使泉州湾入口、石湖秀涂断面、洛阳江进出潮量分别减少约4%、8%和14%;人工岛引起的冲淤主要在工程周边,对泉州湾滩槽稳定格局影响较小.纳潮量是维持海湾滩槽稳定的重要指标之一,海湾开发过程中要尽可能不影响海湾以及入湾河口泄洪纳潮.研究结果可为类似强潮海湾滩槽保护、开发利用等提供借鉴.

关键词：波浪潮流水动力环境数学模型强潮海湾泉州湾

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渤海湾高强度开发对潮波系统的累积影响机制

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科学通报 2017年第30期62卷 3479-3489页

作者：侯庆志陆永军王志力南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029

渤海湾2003年以来在不到十年内因高强度开发岸线形态变化极大,然而目前对此背景下潮波系统累积变化过程及其响应机制认识不足.选取渤海湾2003年、2006年、2012年、远期规划、0 m围填以及-5 m围填等6个代表围填阶段,利用二维潮波数学模型... 详细信息

渤海湾2003年以来在不到十年内因高强度开发岸线形态变化极大,然而目前对此背景下潮波系统累积变化过程及其响应机制认识不足.选取渤海湾2003年、2006年、2012年、远期规划、0 m围填以及-5 m围填等6个代表围填阶段,利用二维潮波数学模型,通过对比整体围填与逐一累加围填对潮波系统变化的影响以及对比围填岸段潮差大小与潮波系统变化的对应关系,揭示了潮波系统累积变化过程及变化的主导机制,为认识人类对潮波系统的影响提供了客观依据.研究显示,渤海湾不同围填阶段对M_2分潮影响远大于对K_1分潮影响,且对黄河口外M_2分潮无潮点影响明显;围填规模增加使得该M_2分潮无潮点先向东南移动再向东北移动,海湾西部潮差先变大再减小,潮波传播速度先加快至0 m围填后趋于稳定,-5 m围填阶段潮波系统虽变化明显但湾内潮汐性质不变.从北向南逆时针方向逐一增加围填直至远期规划围填全部实施,该无潮点将先向西南再向东南移动.受旋转潮波控制的半封闭海湾,围填所在岸段潮差越大,对潮波系统影响越明显.持续围填将使海湾沿岸低地有被淹没的危险,使得湾内流速减缓,水交换减弱,还会影响黄河口附近冲淤以及海岸防护和设计标准.

关键词：渤海湾高强度开发滩涂潮波系统累积响应数值模拟

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浙江南部淤泥质海岸河口拦门沙航道泥沙回淤规律——以鳌江河口为例

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应用基础与工程科学学报 2014年第1期22卷 88-105页

作者：左利钦陆永军季荣耀南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029

以鳌江口为例,通过试挖槽实测资料分析及波流共同作用下的二维泥沙数学模型研究了浙江南部淤泥质强潮河口拦门沙的成因及航道开挖后泥沙回淤规律.研究表明,因河口迅速展宽,水流扩散,输沙能力不断减弱,河口区的最大浑浊带为拦门沙的形成... 详细信息

以鳌江口为例,通过试挖槽实测资料分析及波流共同作用下的二维泥沙数学模型研究了浙江南部淤泥质强潮河口拦门沙的成因及航道开挖后泥沙回淤规律.研究表明,因河口迅速展宽,水流扩散,输沙能力不断减弱,河口区的最大浑浊带为拦门沙的形成提供了丰富的泥沙来源,泥沙在口门附近堆积,形成拦门沙浅段.拦门沙开挖后泥沙回淤规律为:航槽回淤主要发生在风浪天,台风期发生骤淤,无风天航槽泥沙淤积较少.回淤的泥沙主要是滩面泥沙在风浪作用下的局部搬运.风浪过后,挖槽内发生"冲刷"现象,主要是由于浮泥密实造成的.通过与天津港等淤泥质海岸台风期骤淤的对比分析,认为较强的动力条件和丰富的泥沙来源是鳌江口骤淤的主要原因,在动力较强的淤泥质海岸骤淤强度较大.此外,还探讨了该类河口拦门沙的治理思路.

关键词：拦门沙航道泥沙回淤淤泥质强潮河口骤淤鳌江口

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感潮河段支流口门多功能枢纽整体水流条件

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水运工程 2018年第4期 79-83页

作者：何勇李寿千吴忠陆奇朱昊朱明成江苏省太湖治理工程建设管理局江苏常州213022 南京水利科学研究院江苏南京210029

感潮河段支流口门建设调水工程时,枢纽受到用地条件限制常距江较近且开敞布置,引水和排涝受到外江非对称涨落潮流牵制,流态十分复杂,节制闸、泵站和船闸建设协调困难。针对新孟河延伸拓浚工程界牌枢纽工程,进行枢纽整体水流条件研究。... 详细信息

感潮河段支流口门建设调水工程时,枢纽受到用地条件限制常距江较近且开敞布置,引水和排涝受到外江非对称涨落潮流牵制,流态十分复杂,节制闸、泵站和船闸建设协调困难。针对新孟河延伸拓浚工程界牌枢纽工程,进行枢纽整体水流条件研究。结果表明:界牌枢纽受到外江不同涨落潮条件和节制闸、泵站不同引排水工况的影响,局部形成不良流态,枢纽布置时应采取相应的优化措施。

关键词：感潮河段闸泵合建引排水流态

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混凝土联锁块布料工艺机械化关键技术

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水运工程 2018年第3期 208-212页

作者：刘常全余晶星朱昊刘一恒吴献陆彦长江重庆航道工程局重庆400011 南京水利科学研究院江苏南京210029

针对现有工艺下混凝土联锁块布料效率低下且布料质量受人为因素影响较大的问题,进行了混凝土联锁块布料工艺机械化研究。采用操控分料管中的开关门完成混凝土布料,并通过现场试验分别对分料管管径、布料高度和布料操作系统进行优化,研... 详细信息

针对现有工艺下混凝土联锁块布料效率低下且布料质量受人为因素影响较大的问题,进行了混凝土联锁块布料工艺机械化研究。采用操控分料管中的开关门完成混凝土布料,并通过现场试验分别对分料管管径、布料高度和布料操作系统进行优化,研制出能够精确下放、联排下料的机械化布料工艺。新型布料工艺实现了从传统手工生产工艺到机械化自动生产工艺的转变,不仅可以大幅提高布料精度、消除人为因素的影响,而且联排下料的技术也极大增加了布料效率,能够适应施工中混凝土联锁块大规模生产的需求。

关键词：混凝土联锁块布料机械化

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曹妃甸开发布局与滩槽格局协调性研究

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海洋工程 2016年第1期34卷 65-70页

作者：季荣耀陆永军孙路左利钦佘小建南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029 交通运输部规划研究院北京100028

渤海湾曹妃甸近岸海区多个潮汐深槽与沙岛相伴而生并构成极为复杂的海岸动力地貌体系,而维护既有的滩槽宏观格局是保持滩槽稳定与合理开发布局的重要基础。曹妃甸开发遵循因势利导的原则,对浅滩与深槽进行了科学保护和合理利用,通过寻... 详细信息

渤海湾曹妃甸近岸海区多个潮汐深槽与沙岛相伴而生并构成极为复杂的海岸动力地貌体系,而维护既有的滩槽宏观格局是保持滩槽稳定与合理开发布局的重要基础。曹妃甸开发遵循因势利导的原则,对浅滩与深槽进行了科学保护和合理利用,通过寻找深水岸线开发、滩涂匡围与环境影响之间的平衡点,在开发合理规划布局与维护滩槽动力地貌格局现状之间实现了很好的协调性。工程实践效果表明,由于曹妃甸开发布局规划科学合理,没有改变整个海区的滩槽动力地貌格局和潮汐深槽形成的动力机制,因而深槽及周边海区在开发工程实施后稳定性良好。

关键词：滩槽格局开发布局稳定性协调性曹妃甸

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感潮河段支流口门堤头结构形式研究

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水运工程 2018年第9期 49-53页

作者：朱昊李寿千陆永军南京水利科学研究院江苏南京210029

感潮河段支流口门引排水枢纽受用地条件限制常距江较近,口门区水流受主河道涨落潮牵制作用明显,水流流态复杂,极易造成口门区泥沙淤积、岸坡冲刷及引航道横流超标等工程问题。为此,设计出可以改善感潮河段支流口门流态的梯级堤头结构形... 详细信息

感潮河段支流口门引排水枢纽受用地条件限制常距江较近,口门区水流受主河道涨落潮牵制作用明显,水流流态复杂,极易造成口门区泥沙淤积、岸坡冲刷及引航道横流超标等工程问题。为此,设计出可以改善感潮河段支流口门流态的梯级堤头结构形式。物理模型试验结果表明:在涨潮引水情形下,主河道水流折冲转向入引河的夹角减小,水流更为平顺地进入河道,减小了水流对河岸的冲刷,同时减小了引航道口门横流流速;在落潮排水情形下,堤头上下两级平台间可供水流通过,减弱水流顶冲主河道的强度,使得堤头下游回流范围减小,有利于河势稳定。

关键词：感潮河段支流口门堤头结构模型试验水流流态

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新孟河感潮河段支流口门闸下极限冲刷试验研究

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人民长江 2018年第4期49卷 83-88页

作者：何勇朱昊邵勇杭丹江苏省太湖治理工程建设管理局江苏无锡214183 南京水利科学研究院江苏南京210029

感潮河段支流口门外江侧水流受涨落潮牵制作用明显,水流流态复杂,为保证河道堤防安全,避免在大流量引、排水时河道严重冲刷,危害临近建筑物,对闸下冲刷展开研究十分必要。以新孟河延伸拓浚工程界牌水利枢杻为例,构建1:50物理模型开展试... 详细信息

感潮河段支流口门外江侧水流受涨落潮牵制作用明显,水流流态复杂,为保证河道堤防安全,避免在大流量引、排水时河道严重冲刷,危害临近建筑物,对闸下冲刷展开研究十分必要。以新孟河延伸拓浚工程界牌水利枢杻为例,构建1:50物理模型开展试验,结果表明:若新开河被开挖至粉砂层,由于粉砂起动流速较小,极易被水流冲起造成河道严重冲刷;由于水流在软硬介质边缘处会产生漩涡,不停的淘刷坑底,使冲刷坑不断加深,所以在进行建筑物护底设计时,应全河段宽度范围内进行防护;根据感潮河段水流受涨落潮牵制作用的水动力特征,可以有针对性的对主流路上冲刷较为严重的区域建筑物进行防护。

关键词：口门区极限冲刷物理模型试验感潮河段

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