《錢塘江河口水沙相互作用與能態調整》是依託浙江大學，由李薇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：錢塘江河口水沙相互作用與能態調整
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：李薇
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大規模治江圍塗顯著改變了錢塘江河口地貌和水沙條件，對其潮流和泥沙輸移產生巨大影響，河口能態存在向高渾濁狀態轉變的風險。然而，目前對治江圍塗後錢塘江河口潮流和泥沙運動的變化趨勢研究匱乏，不利於增進對錢塘江河口能態調整規律和機理的認識。本項目結合潮波理論模型和水沙耦合數值模擬，研究治江圍塗後錢塘江河口的潮波演化和河口能態調整這一河口環境流體力學問題。首先，以現有適用於收縮型河口的線性潮波理論模型為基礎，考慮細沙和潮波的相互作用，將線性摩阻改進為非線性摩阻；結合錢塘江河口地形和水沙資料，推導潮波運動解析解。在此基礎上，套用二維水沙全耦合模型計算不同圍塗時期錢塘江河口潮流和泥沙運動過程，與潮波理論模型相互印證。最後，基於對理論解析解和數值解的對比分析，揭示影響錢塘江河口能態的主要物理過程及其相互作用，闡明錢塘江河口能態轉變規律和調整機理，從而為錢塘江河口的科學管理提供支持。
結題摘要
大規模治江圍塗顯著改變了錢塘江河口地貌和水沙條件，對其潮流和泥沙輸移產生巨大影響。然而，目前對該區域水沙與地貌相互作用機理的認識尚不成熟，對圍墾的影響缺少基於物理機制的定量研究與分析。針對以上問題，本項目重點研究了以下三方面內容，包括(1)河口潮波理論分析與數值模擬，(2)理想對稱平面形態下河口沙坎的發育與演變，(3)近幾十年圍墾實際岸線下水沙與動力地貌的演變規律。針對研究內容(1)，我們將現有適用於收縮型河口的線性潮波理論模型改進為考慮高含沙減阻效應的非線性摩阻模型，推導了新的潮波理論解。對影響潮波振幅的關鍵因素的相對重要性作了系統定量分析，同時，將新的理論模型套用於錢塘江河口的沿程潮波振幅計算。結果表明，改進後的模型較現有模型在錢塘江河口潮波的計算精度上有顯著提高，說明了考慮泥沙減阻、非線性摩阻的重要性。另外，我們採用自主開發的平面二維數學模型對錢塘江河口的潮波過程進行了模擬，數值模擬結果也進一步驗證了理論模型的正確性。針對研究內容(2)，我們採用自主開發的水深平均水沙耦合數學模型對理想對稱平面形態下的河口沙坎發育和演變過程進行了長時間尺度數值模擬和機理分析，重點探討了上游徑流、外海泥沙濃度和河床泥沙沖刷係數（即可沖性）對地貌演變的影響。結果表明，沙坎上游坡面和起始位置主要受上游徑流的影響，沙坎尺度、下游坡面受潮流輸沙和河床可沖性控制。針對研究內容(3)，我們同樣通過上面的數學模型對1992年、2004年和2017年的實際圍墾岸線下的河口潮流和泥沙運動規律展開了長時間尺度研究。結果表明，隨著圍墾不斷加強、岸線不斷縮窄，錢塘江河口高潮位升高、低潮位降低，潮差增大；杭州灣最大渾濁帶濃度降低、上游倉前-尖山河段最大渾濁帶濃度增加，整體上高濃度帶位置向河口上游移動；曹娥江河口下游的杭州灣南岸潮灘區域隨圍墾岸線逐漸光滑，該區域以前顯著淤積的沙洲逐漸消失。
