現(xiàn)代黃河口沉積動力過程與地形演化.pdf

1、本文基于黃河三角洲及萊州灣多年歷史資料,以水環(huán)境動力學(xué)模型(MIKE3)為基礎(chǔ),建立起一系列沉積動力模型。通過實測資料對模型的率定與驗證,模擬了1976年黃河改道清水溝流路以來,河口的潮流、切變鋒及波浪各時期的特征并分析討論了其演變過程。通過對模擬結(jié)果和實測地形沖淤變化分析,綜合研究了黃河口潮流切變鋒在一個完整黃河流路期內(nèi)的演變規(guī)律和成因,潮流切變鋒在大風(fēng)及地形共同作用下的變化規(guī)律及成因,黃河口動力變化下的工程波浪安全隱患等問題,發(fā)現(xiàn)了

2、落潮切變鋒強度始終強于漲潮的規(guī)律,闡述了黃河口沉積動力演變與地形演變的相互作用關(guān)系和模式,揭示了以風(fēng)致切變鋒變化為基礎(chǔ)的河口冬季泥沙擴散新動力機制,提出了黃河口特有的海洋工程環(huán)境動態(tài)參數(shù)設(shè)計理念及預(yù)警防護建議。
　　研究表明,黃河口潮流切變鋒和潮流場于1976~1996年黃河清水溝流路行河的20年間,在空間、時間和強度上均具有顯著的演化規(guī)律。其根本原因是水深地形的變化。進一步,切變鋒演變反應(yīng)了潮流場的演變,后者與河口地形的演化存在

3、雙重相互作用關(guān)系,表現(xiàn)為河口增長會促進潮流增強并限制河口增長,最終在一定徑流輸沙范圍內(nèi)穩(wěn)定;河口蝕退會使潮流減弱,使侵蝕由強變?nèi)?侵蝕速率由快變慢。
　　大風(fēng)過程對黃河口潮流切變鋒具有明顯的影響。6級大風(fēng)即可使切變鋒產(chǎn)生變化,風(fēng)力越大,變化越明顯。大風(fēng)通過在近岸淺水區(qū)生成風(fēng)生流使切變鋒發(fā)生變化,平行鋒面的大風(fēng)增加其強度,垂直鋒面的大風(fēng)減弱其強度;偏北向大風(fēng)加劇漲、落潮切變鋒強度“落強漲弱”形勢,偏南向大風(fēng)則相反。河口地形是使各風(fēng)向

4、大風(fēng)對切變鋒產(chǎn)生不同影響的決定條件和必要條件。潮流切變鋒在冬季偏北向大風(fēng)的作用下,存在著切變鋒強度減弱、口門鋒面消失以及漲潮切變鋒基本消失三種有利于河口泥沙擴散的變化,使大量波致再懸浮泥沙在多種情況下突破原有鋒面阻擋,向萊州灣中部或灣口擴散。風(fēng)致切變鋒變化是泥沙“冬輸”動力機制中不可忽略的重要因素之一。
　　黃河口潮汐過程由于存在不對稱性,落潮流流速、歷時均大于漲潮流,使得落潮切變鋒在長度、歷時和剪切強度等方面均強于漲潮切變鋒,且

5、在常見偏北向大風(fēng)影響下,二者差異被放大,甚至在較少情況下漲潮切變鋒接近消失。落潮切變鋒強度大于漲潮切變鋒的這一規(guī)律在潮汐不對稱性和季風(fēng)影響下長期存在。
　　黃河口重現(xiàn)期大浪受地形變化影響顯著。清水溝流路老河口海域平均水深每增加1m,50年一遇NE向有效波高增加約0.4m,1996~2012年平均增長約1.1m,增長率約為0.07m/a。根據(jù)波高變化可將黃河口地區(qū)分為三部分:新河口安全區(qū),新老河口間隱患區(qū),老河口危險區(qū)。未來10年,

6、隱患區(qū)和危險區(qū)均面臨著由岸線繼續(xù)蝕退所帶來的陸地環(huán)境淺海化、淺海波浪增強等安全隱患。
　　根據(jù)動力與地形相互作用的理論研究結(jié)果,對黃河口河道備選流路,近海工程海洋環(huán)境快速變化引發(fā)的安全性隱患等實際問題提出了相關(guān)建議。著重闡述了推廣海洋工程環(huán)境動態(tài)參數(shù)設(shè)計理念及預(yù)警防護建議的迫切性和必要性,并對該理念的施行提出了多套參數(shù)設(shè)計、定期調(diào)查與預(yù)警防護補救措施等建議。
　　最終,通過近3年的研究工作,本文具有如下創(chuàng)新點:
　　(

7、1)揭示了黃河口潮流切變鋒在一個完整黃河流路期內(nèi)的演化規(guī)律及其成因,并闡述了河口地形演化與潮流場演化的相互作用關(guān)系及過程。
　　(2)發(fā)現(xiàn)了黃河口潮流切變鋒對大風(fēng)過程的響應(yīng)規(guī)律及其機制,并從該角度揭示了黃河口冬季泥沙擴散新的動力機制,完善了河口泥沙“冬輸”過程的動力機制研究。
　　(3)明確了黃河口漲、落潮切變鋒在常規(guī)與極端氣象條件下的變化過程,發(fā)現(xiàn)了落潮切變鋒強度始終強于漲潮這一規(guī)律及其成因。
　　(4)研究了黃河口