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第五章杭州湾北岸冲淤演变对上海化工区工程的响应上海化工区海域

发布时间:2019-07-16 12:08 来源:未知 编辑:admin

  第五章杭州湾北岸冲淤演变对上海化工区工程的响应上海化工区海域的潮流特征图 上海化工区水文监测站位图 最大流速测流期间金山嘴最大潮差达 而小潮测流期间金山嘴最大表 化工区海域实测最大流速及相应流向 测站一旦竺竺竺竺流速 流向 号的最大流速出现在表层 余均出现在表层测点垂线平均测点垂线平大潮小潮华东师范

  第五章杭州湾北岸冲淤演变对上海化工区工程的响应上海化工区海域的潮流特征图 上海化工区水文监测站位图 最大流速测流期间金山嘴最大潮差达 而小潮测流期间金山嘴最大表 化工区海域实测最大流速及相应流向 测站一旦竺竺竺竺流速 流向 号的最大流速出现在表层 余均出现在表层测点垂线平均测点垂线平大潮小潮华东师范大学 届研究生硕士学位论文潮差仅 因此大小潮最大流速相差很大。大潮涨落潮最大流速 前者出现在后者出现在 小潮涨落潮最大流速及其相应流向分别为 大小潮相比涨潮最大流速大潮比小潮大 以上 站除外 落潮最大流速大潮比小潮大 以上 站除外 。垂线平均涨落潮最大流速及相应流向 大潮分别为 。平均流速通常有分层平均流速和垂线平均流速两种 前者反应某一水层水体流动的平均状况 后者反映整个水层水体流动的平均状况。经统计 测站水深流速 流向 流速流向流速流向流速流向流速流向流速流向表层平均流速流向中层平均流涨速流向 潮底层平均流速流向 大潮垂线平均流 速流向 日表层平均流速流向中层平均流落速流向 潮底层平均流速流向 垂线平均流 速流向表层平均流 速流向中层平均流 涨速流向潮底层平均流 速流向小潮垂线平均流 速流向 日表层平均流 速流向中层平均流 落速流向潮底层平均流 速流向垂线平均流速流向在化工区海域 各测站不论大小潮和涨落潮、分层平均流速均为表层 中层 底层 符合正常垂向分布规律 各层涨、落潮平均流速作同层次的对应比较 华东师范大学届研究生硕士学位论文 站小潮的落潮平均流速大于涨潮外 其余各站各层平均流速多为涨潮比落潮大 反映了本水域水体流动受杭州湾北股潮流主控的特点。而 站小潮落速比涨速大 这也许是因 小潮时凸显了金山深槽下泄流的作用。从分层流速还可以看出大潮底层流速多在 以上 小潮底层流速多在 以上 底流速较大 对海床具有一定的冲刷作用。垂线平均流速的涨落潮变化与分层平均流速的涨落的变化相一致 站的小潮垂线平均流速为落潮大于涨潮 余各站不论大潮或小潮 均为涨潮大于落潮。测区大潮涨潮垂线平均流速为 其中以东部的 站为最大 西部的岸边站 为最小 落潮垂线平均流速为 其中以 站最大 站最小。测区小潮涨潮垂线平均流速为 站最大站最小 落潮垂线平均流速为 站最大站最小。大小潮相比 大潮涨潮垂线平均流速一般为小潮的 倍以上 大潮落潮垂线平均流速一般为小潮的 倍以上。流向 从流速矢量图 附图二 可见化工区海域的涨落潮流向基本与岸线平行 大潮各水层相比 表层流向 附图 相对于中层和底层 摆幅稍大 涨落潮相比 落潮流向摆幅比涨潮流向稍大 摆幅较大的情况主要发生在初落时的低流速时段 除此之外 中层 附图三 和底层 附图四 的流向都很集中。小潮各层流向相比 层次间变化与大潮类同 表层流向 附图六 的摆幅相对较大 主要出现在落潮流的低流速时段。大小潮相比 大潮流向比小潮的集中。细析 站小潮落潮流向的摆幅最大其摆动在 基本一致并反映出涨落潮主流基本表 上海化工区海域最大流速流向和平均流向单位 测站涨潮最大流速之方向 大潮 涨潮平均流向日落潮最大流速 落潮平均流向 涨潮最大流速之方向 小潮 涨潮平均流向日落潮最大流速之方向 落潮平均流向 与岸线作平行流动。但需指出 站大小潮涨潮主流均指向 与二期围堤西段走向。构成了约 的交角 故涨潮流对围堤西端至向东约 范围内的岸段有一定的冲刷作用 应注意防护。。余流是实测海流中分离出潮流后的剩余流动 用长期测流资料分离的余流是 华东师范大学 届研究生硕士学位论文一种稳定的定向流动 对水域的物质输移有着重要意义 用短期测流资料分离的余流 代表性较差 但也能大致反映出物质输移的去向。表 是用一个太阴日的测流资料分离的余流上海化工区最大余流流速为 其流向为 。出现在 站大潮表层 最小余流为 出现在 站小潮中层。细析 大小潮余流有较大的不同 大潮余流 附图十 十二 朝着涨潮流方向流动 测站流速 流流流流流速流流流流流大潮表 有两个特点一是近岸站 表层余流向岸流动 中层和底层离岸流动 反映出在近岸带存在有垂向环流 它能使岸边污染物通过中下层离岸流输向外海 其次是底层 方向流动流向金山深槽 反映出上海化工区海域的部分物质在大潮期间能进入金山深槽 参与到整个杭州湾的水体运动 再通过杭州湾环流系统输向东海。小潮余流 附图十三 十五 朝着落潮流方向流动 近岸带的垂向环流依然存在 表层余流指向 附图十三 。中层和底层的余流均流向东略偏南 朝着杭州湾北部的逆钟向环流系统流动。 站的小潮余流都指向竹港 但余流流速很小 这也许是与测流期间吹偏南风造成竹港坛水有关。从余流组成分析 上海化工区大潮余流主要有长江冲淡水、潮汐残流及近岸带垂向环流所致 小潮余流以潮汐残流为主。 上海化工区海域的含沙量变化水体中的悬浮泥沙称为悬沙 习称含沙量。悬沙的吸附作用使之成为污染物的载体之一 等重金属元素的吸附作用较强通过悬沙吸附和运移能将重金属元素远输异地 减少当地重金属元素的积累和污染 若悬沙浓度高 又多为过境悬沙 则对减轻重金属元素的污染是有利的。但悬沙浓度高 水体浑浊 透光性差 不利于水生生物生长。因此 悬沙是水环境评价中的一个复杂因子 其变化也很复杂 随机性较大。极值悬沙浓度 月测量期间气象条件均属正常 所测悬沙具有 较好的代表性 测得大 小潮最大悬沙浓度 前者出现在落潮站底层 后者出现在涨潮 站底层 最小悬沙浓度分别为 前者出现在涨潮站表层 后者出表 上海化工区海域实测最大 最小含沙量单位 测站涨潮最大含沙量 涨潮最小吉沙量 涨潮最大垂线平均 大潮涨潮最小垂线平均 日落潮最大含抄量落潮最小舍抄量 落潮最大垂线平均落潮最小垂线平均 涨潮最大含沙量 涨潮最小含沙量 涨潮最大垂线平均 小潮涨潮最小垂线平均 日落潮最大舍少量 落潮最小含沙量 落潮最大垂线平均 落潮最小垂线平均现在涨潮 站表层 大小潮相比 最大悬沙浓度均 站小潮外 不论大小潮 都为落潮最大悬沙浓度为大潮的大 涨落潮比 除大于涨潮最大浓度。最大和最小垂线平均悬沙浓度 大潮分别为 小潮分别为 。悬沙垂向变化 为表层 中层 底层 但是表底层差值很大最大差达 以上 底层悬沙浓度通常多在表层的 倍以上 最大高达 其倍数为大潮大于小潮落潮大于涨潮 详见表 测站涨表层平均 大潮中层平均 底层平均日表层平均 落中层平均 潮底层平均表层平均 涨中层平均 小潮潮底层平均 表层平均 日落中层平均 潮底层平均 华东师范大学 届研究生硕士学位论文表 上海化工区海域底层与表层含沙量之比值测站 大涨潮底表层含沙量比 潮落潮底表层含沙量比 踮小涨潮底表层舍沙量比潮落潮底表层含沙量比 平均悬沙浓度 大潮涨潮平均 左右最大不超过 落潮平均为 小潮涨潮平均各站为 落潮平均为 。全潮平均 大潮变化在 之间 小潮变化在 之间。化工区平均大潮约为小潮的 测站涨潮平均 大落潮平均 潮全潮平均 涨潮平均 小落潮平均 潮全潮平均 上海化工区海域的泥沙主要来自长江入海泥沙含入海再悬浮泥沙 钱塘江流域的来沙主要堆积在澉浦以上河段 部分从杭州湾南部下泄 只有极少部分随落潮流沿杭州湾北岸东输 若有钱塘江泥沙到达化工区 与长江来沙相比 其量甚微。近年来长江入海泥沙明显减少 从多年平均输沙量 。长江入海泥沙减少致使长江口滨海地带发生冲淤变化 目前正处在由淤积型向侵蚀型过渡的转型期 再悬浮泥沙活跃 因此本次测得上海化工区海域的悬沙浓度依然较高。从上海化工区拟建码头断面悬沙分布 分析大潮时 离岸约 以外 等悬沙线分布稀疏 近底层也不密集 全水层分布均匀、梯度小 涨落潮的分布势态几乎相同 这表明悬沙和床沙交换弱 潮流所携悬沙多来自别处 华东师范大学 届研究生硕士学位论文图 金山化工区区断面悬沙分布以过境为主。而离岸约 以内 涨潮梯度小落潮梯度大 并在落潮期间近底层等悬沙线密集 形成了 高悬沙浓度中心。此高浓度中心的形成 一是因落潮流速相对减小 来自上层水的悬沙沉降 二是因底流速虽减小 但仍持有一定的冲刷能力 使沉降泥沙不易落淤 便集聚在近底层形成了高悬沙浓度 这在一定程度上反映了该处泥沙运动活跃 悬沙和床沙交换频繁 床面处于时冲时淤的不稳定状态、或处于动态平衡状态。小潮流速减小 潮流携沙也随之减少 涨、落潮等悬沙线都变得稀疏 梯度小却分布均匀 悬沙和床沙交换减弱 因受地形影响 沿沟谷流动的水体携沙相对较多 于是便出现了涨潮大于 落潮大于 相对较高的悬沙浓度又因小潮的底流速仍有 左右 大于通常的落淤流速 。由此可见小潮的潮流携沙也以过境为主 只有在涨、落憩及其前后的低流速时段内才能有悬沙落淤 落淤泥沙在短时间内不易密实 又被接踵而来的大流速冲起悬浮。综上述 上海化工区海域的悬沙主要是过境泥沙 但在大潮落潮期间 水下斜坡的床沙和悬沙交换频繁 泥沙运动活跃。 冲淤演变对上海化工区工程的响应从公馆桥断面的特征等深线 下简称线 逐年位移 年间线向海推进 年均淤涨 线向岸后退 年均冲刷 线向岸后退 年均冲刷 反映出上海化工区边滩微涨 华东师范大学 届研究生硕士学位论文水下斜坡微冲的特征。表 公馆桥断面的特征等深线离岸距离的年际变幅统计单位 正值为向海淤涨负值为向岸冲刷图 年杭州湾北岸南厍一龙图 年杭州湾北岸南厍一龙泉港断面冲淤图 年上海化工区二期促淤围堤工程实施围堤布设在 线附近 施工造成流场改变 形成上、下两条冲刷带 间夹一条淤积带 上冲刷带由深浅相见的冲刷坑连成 沿围堤成串珠状分布 东部宽达约 最大冲刷深度达 以上 西部宽约 冲刷深度多在 之间 下冲刷带沿落潮槽北缘分布 冲刷深度 不含槽 多在 之间 该带离岸距离为西部远东部近 西部离岸最远约 东部离岸最近约 冲刷带之间隔着一条淤积带 该淤积带西部宽广 东部狭窄 西部最大宽度达 淤积厚度 华东师范大学 届研究生硕士学位论文其中厚 左右的淤积区长约 宽约 东部最宽仅 淤积厚度 不等。图 年二期围堤竣工沿堤水流归顺 初步建立起新的流场 与其响应 施工期造成的冲蚀地貌逐趋淤平 堆积地貌渐趋夷平。因此图 显示 原上冲刷带消失 成了淤积带 厚度达 的斑状淤积体沿围堤分布 下冲涮带依旧存在 但冲蚀深度普遍下降 大多降至小于 原淤积带被基本夷平 并在南厍出现了一条微冲刷带 整个上海化工区呈现出上淤下冲的趋势。进入了地形地貌与水动力之间重建平衡的调整期。上海化工区二期围堤以顺坝沿 线布置 避免了对该水域原流场造成大的影响 仅在施工期间改变了沿岸水流结构 形成了冲蚀地貌和堆积地貌。因此 工程后一进入调整期 水流很快归顺 水下地形进行削高褊低 趋于恢复原貌的势态。经本次实测潮流表明 沿岸 站大潮涨、落潮最大流速的流向分别为 流向与围堤走向基本平行水下地貌经削高裙低与潮流场也渐趋适应。图 是根据 月实测水深与刊载在版海图 年水深、经基面订正到理论最低潮面 金山 绘成的图 从中可见 等深线下图 年上海化工区的等深线变化称线在西部与 年的基本重合 东部向海扩展 年位于浮宝码头向东伸展的舌状沙嘴 线趋于平直并稍向岸位移 呈现微冲的迹象 原浮宝码头前沿的 深潭 依然存在 并略向西位移 落潮槽向西北扩展约 扩展后的槽边界 与二期围堤走向趋一致。华东师范大学 届研究生硕士学位论文年岸滩的剖面 但与杭州湾北岸稳定性岸滩的反“。’’形态相比 以上的边滩显得过窄 的水下斜坡、上部显得过陡 下部与海床未形成明显分界。综上所述、可认为 目前化工区 向涨、落潮流与岸线已适应 岸线在正常水文气象年中己成为稳定型岸线 但水下地形的调整期尚未结束 或处在调整尾期 局部微冲和局部微淤的现象仍会发生。 小结图 上海化工区的岸滩剖面 化工区冲淤趋势取决于水流动力、泥沙补给和边界条件三要素。水流动力化工区水流动力受杭州湾北股潮流控制 并受金山深槽流的深刻影响 造成涨、落潮流速都大 本次测得 大潮涨潮最大流速为落潮最大流速为 涨潮平均流速各站都在以上 落潮平均流速各站都不小于 大流速不易使悬沙在化工区落淤 能使海域保持良好水深。另从漕泾以西的岸线轮廓分析 戚家墩经金山石化厂六次围堤 先后加固 己形成了“平头型”岬角 且靠近金山深槽 能对顶冲岬角的涨潮流起挑流作用 逼向深槽。因此历史时期潮流顶冲点在金山 戚家墩间摆荡的局面不会重演 随之 化工区因潮流项冲点东移而造成强烈冲蚀的局面也不会再现。并且通过余流分析 可得在近岸带存在有垂向环流 它能使岸边沉积物通过中下层离岸流输向外海 其次化工区海域的部分物质在大潮期间能进入金山深槽 参与到整个杭州湾的水体运动 再通过杭州湾环流系统输向东海。泥沙补给 杭州湾北部泥沙主要来自长江输沙 长江输沙自上世纪 年代以来一直呈减少态势。与此同时 年以来南汇边滩进行了多期促淤造地工程 目前的临港新城 在南汇岸滩也有工程设施 这些都会阻挡或拦截从长

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