現(xiàn)代黃河口沉積動(dòng)力過(guò)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(dòng)力學(xué)模型(MIKE3)為基礎(chǔ),建立起一系列沉積動(dòng)力模型。通過(guò)實(shí)測(cè)資料對(duì)模型的率定與驗(yàn)證,模擬了1976年黃河改道清水溝流路以來(lái),河口的潮流、切變鋒及波浪各時(shí)期的特征并分析討論了其演變過(guò)程。通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果和實(shí)測(cè)地形沖淤變化分析,綜合研究了黃河口潮流切變鋒在一個(gè)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(dòng)力變化下的工程波浪安全隱患等問(wèn)題,發(fā)現(xiàn)了

2、落潮切變鋒強(qiáng)度始終強(qiáng)于漲潮的規(guī)律,闡述了黃河口沉積動(dòng)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(kuò)散新動(dòng)力機(jī)制,提出了黃河口特有的海洋工程環(huán)境動(dòng)態(tài)參數(shù)設(shè)計(jì)理念及預(yù)警防護(hù)建議。
　　研究表明,黃河口潮流切變鋒和潮流場(chǎng)于1976~1996年黃河清水溝流路行河的20年間,在空間、時(shí)間和強(qiáng)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(jìn)一步,切變鋒演變反應(yīng)了潮流場(chǎng)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(zhǎng)會(huì)促進(jìn)潮流增強(qiáng)并限制河口增長(zhǎng),最終在一定徑流輸沙范圍內(nèi)穩(wěn)定;河口蝕退會(huì)使潮流減弱,使侵蝕由強(qiáng)變?nèi)?侵蝕速率由快變慢。
　　大風(fēng)過(guò)程對(duì)黃河口潮流切變鋒具有明顯的影響。6級(jí)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(guò)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(qiáng)度,垂直鋒面的大風(fēng)減弱其強(qiáng)度;偏北向大風(fēng)加劇漲、落潮切變鋒強(qiáng)度“落強(qiáng)漲弱”形勢(shì),偏南向大風(fēng)則相反。河口地形是使各風(fēng)向

4、大風(fēng)對(duì)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(qiáng)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(kuò)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?yàn)晨跀U(kuò)散。風(fēng)致切變鋒變化是泥沙“冬輸”動(dòng)力機(jī)制中不可忽略的重要因素之一。
　　黃河口潮汐過(guò)程由于存在不對(duì)稱性,落潮流流速、歷時(shí)均大于漲潮流,使得落潮切變鋒在長(zhǎng)度、歷時(shí)和剪切強(qiáng)度等方面均強(qiáng)于漲潮切變鋒,且

5、在常見(jiàn)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(qiáng)度大于漲潮切變鋒的這一規(guī)律在潮汐不對(duì)稱性和季風(fēng)影響下長(zhǎng)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(zhǎng)約1.1m,增長(zhǎng)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(xiǎn)區(qū)。未來(lái)10年,

6、隱患區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)均面臨著由岸線繼續(xù)蝕退所帶來(lái)的陸地環(huán)境淺?；\海波浪增強(qiáng)等安全隱患。
　　根據(jù)動(dòng)力與地形相互作用的理論研究結(jié)果,對(duì)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(shí)際問(wèn)題提出了相關(guān)建議。著重闡述了推廣海洋工程環(huán)境動(dòng)態(tài)參數(shù)設(shè)計(jì)理念及預(yù)警防護(hù)建議的迫切性和必要性,并對(duì)該理念的施行提出了多套參數(shù)設(shè)計(jì)、定期調(diào)查與預(yù)警防護(hù)補(bǔ)救措施等建議。
　　最終,通過(guò)近3年的研究工作,本文具有如下創(chuàng)新點(diǎn):
　　(

7、1)揭示了黃河口潮流切變鋒在一個(gè)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(chǎng)演化的相互作用關(guān)系及過(guò)程。
　　(2)發(fā)現(xiàn)了黃河口潮流切變鋒對(duì)大風(fēng)過(guò)程的響應(yīng)規(guī)律及其機(jī)制,并從該角度揭示了黃河口冬季泥沙擴(kuò)散新的動(dòng)力機(jī)制,完善了河口泥沙“冬輸”過(guò)程的動(dòng)力機(jī)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(guò)程,發(fā)現(xiàn)了落潮切變鋒強(qiáng)度始終強(qiáng)于漲潮這一規(guī)律及其成因。
　　(4)研究了黃河口