

项目所属其他术领域吴淞口是黄浦江连接长江口的口门,是太湖洪水下泄和长江口风暴潮上溯及长江口与黄浦江水沙交换的的重要节点。吴淞口地理位置特殊,使用功能繁重而复杂,对其研究具有重大河口形态研究理论价值和社会经济价值。多年来有关方面一直关注吴淞口河口特性和改造利用研究,使之发挥更有利的防洪防潮、通航等作用。2013年水利部支持了公益性行业科研专项《吴淞口水势河势及河口形态优化利用研究与应用》,旨在探讨优化吴淞口河口形态,使之服务黄浦江河口建闸这一世纪工程。面对吴淞口航运繁忙、水动力复杂、影响面广以及河势敏感等难题,项目运用数学模型、物理模型和船舶仿真模型等先进手段,开展了水文测验、弯道环流、河势演变、河口形态优化、船舶通航等多方面研究,取得创新点如下:1.创新提出“涡度”量,解决非恒定弯道环流强度定量描述技术难题。针对吴淞口受往复式潮汐作用的非恒定弯道环流,提出“涡度”量,解决非恒定弯道环流强度描述的技术难题。结合吴淞口高精度三维水沙模型,再现弯道环流三维水流结构,揭示环流强度时空分布特征。2.探索出合适的综合变率,解决建立超大河口物理模型中不同尺度模型变率统一的技术难题。项目建立了小尺度黄浦江与大尺度南港结合的1:400超大物理模型,探索出2.67的综合变率,解决超大物理模型中黄浦江小变率与南港大变率统一的技术难题。结合吴淞口河势演变情况,揭示受弯道环流输沙、上游来沙少、南支南港河势稳定共同作用的演变机理,提出吴淞口河势近期基本稳定的结论。3.建立船舶航行仿真模型,提出吴淞口船舶航迹特征和通航限制性要求。建立吴淞口船舶通航仿真模型,模拟三种代表船型进出吴淞口的航行轨迹,在考虑吴淞口现状及规划航运能力情况下,提出吴淞口通航孔宽度不小于238m的限制条件。4.提出吴淞口形态最佳优化方向及优化利用控制性尺度;首次确立吴淞口导堤区域不宜作为黄浦江挡潮闸选址,为吴淞口战略要地开放利用提供重大规划依据。拟定导堤拉直、导堤顺延、保留现导堤等可能的形态优化方案;运用数学模型、物理模型和船舶仿真模型,采用有创意的综合评价法论证评价各方案优劣性,提出保留现导堤为最佳优化方向以及吴淞口断面总宽度不宜小于360m、底高程不高于-12.0m的优化利用控制性尺度;首次揭示吴淞口导堤不宜作为黄浦江挡潮闸闸址,并提出黄浦江防汛墙设防水位分界点及非汛期临时防汛墙控制要求。研究提出的吴淞口导堤区域不适合建挡潮闸结论被新一轮上海市城市总体规划及行业主管部门采纳,有力支撑了吴淞口战略要地开放利用与保护的功能定位;提出的黄浦江防汛墙设防水位分界点及非汛期临时防汛墙控制要求被上海市防汛指挥部采纳并发布为设计规定;提出的河口弯道环流、超大物理模型变率、河口船舶航行仿真等成果为其他河口基础与应用研究提供了有意义的参考,并为有关重大工程决策提供了依据。发表11篇科技论文、1项发明专利,翻译一本40万字译著。
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