径流及地形变异条件下长江河口段潮波传播过程的响应研究

研究潮汐河口（特别是大型通航潮汐河口）的潮波传播及其变化对航道整治设计中乘潮水位及乘潮保证率计算、河口治理工程设计潮位计算和建筑物高程确定等方面具有重要的应用价值。近年来，随着人类活动的加剧，长江河口段影响潮波传递的边界条件已经发生了较大变化，主要表现为长江入海径量呈现下降趋势；长江河口滩槽格局变化较大；长江河口水下三角洲冲刷。上述因素的巨大变化对长江河口段潮波传播的影响不容忽视，，有必要开展水动力和河口地形格局变异条件下长江口潮波传播特征研究，进一步认识边界条件变异条件下河口段潮波传播变化的机制，理清现状条件下长江河口段潮波传播变形特征及其未来变化趋势，为相关工程的设计和科研提供依据。

长江口三级分汊，四口入海，河床地形复杂多变。水动力以径流、潮汐为主，二者随时间、空间变化相互影响，潮汐动力在河道中表现为潮波传播，研究潮波传播对于航运、防洪、工农业生产等具有重要意义。.研究重要成果主要有四部分内容。（1）基于有体积方法，研究了二维、三维嵌套数学模型边界处理问题，建立了长江口二～三维潮流数学模型，通过潮位、潮流验证，说明模型能够正确反映长江口潮波传播过程和特征，可以作为研究长江口潮波传播的模拟工具。（2）以数学模型为基础，从潮位、潮差、潮波传播速度、涨落潮历时、调和常数、潮波性质等方面，研究了长江口潮波传播纵向与横向基本特征。研究指出，长江口潮波向上游传播过程中，前进波性质逐渐增强。（3）系统研究了径流与长江口深水航道治理工程对潮波传播的影响。径流对潮波传播的影响表现为潮波传播阻力的改变，其对潮流界、涨潮副流上溯移动区间具有明显的影响。（4）研究长江口深水航道治理工程不同工程阶段对潮波的影响，研究表明工程本身不会使潮波性质产生明显的改变，而工程引起的河槽水深增大会导致潮波的前进波性质增强。.本项研究主要创新点有三个：（1）采用抛物型分布构建了垂向流速分布关系，提高了二、三维潮流数模在嵌套边界处的计算精度，较好的解决了工程影响下长江口潮波传播变化的模拟问题。（2）研究揭示了洪水期长江口沿程落潮历时具有先增后减的分布特征，转折点大致位于江阴～镇江之间。其原因主要是洪水期潮流界以上河道平均水位的水面比降明显加大，潮波向上游传播受阻导致高潮位发生时间迟滞。（3）以长江口深水航道治理工程为研究对象，得出地形调整导致北槽前进波特性有所增强的结论。