温州瓯飞浅滩及其附近海域枯季悬沙输运机制研究

基于2013年4月瓯飞浅滩大范围海域的潮流和含沙量同步观测资料,运用机制分解法分析悬沙从小潮至大潮的输运特征,探讨不同水动力因子对悬沙输运的贡献率。结果表明:余流从小潮到大潮期间逐渐增加,河口区余流值最大,其次是北部岛屿区,南部海域最小。欧拉余流绝大部分方向向海,而斯托克斯余流方向向陆。单宽输水量以北部岛屿区最大,向陆输运,其次是瓯江口,向海输运,输沙量以大潮输移为主,其输沙强度和输沙方向在空间上差异明显。瓯江口和鳌江口、南部北部岛屿区和海域向海输运,而飞云江口和中部海域向陆输运。在各个输沙项中,河口区以平流输沙为主,而北部岛屿区、中部海域和南部海域以潮泵输沙为主。     

辐射沙洲海域悬沙特征及悬沙浓度垂向运动规律研究

辐射沙洲海域的泥沙特征及运动规律研究是海岸泥沙运动力学研究的重要课题之一,也是江苏省沿海开发关注的热点问题之一。结合辐射沙洲海域大范围准同步实测泥沙资料,就悬沙粒径的平面分布特征及悬沙浓度的垂向运动规律进行了探讨和分析。结果表明,辐射沙洲海域悬沙中值粒径基本属于淤泥质范畴,虽具有沿岸和离岸的分布差异,但粒径变幅不大,基本在0.007mm以下;同时,海域悬沙浓度垂向分布近似满足Rouse分布律,但二者存在一定偏差,难以直接应用Rouse公式来描述辐射沙洲海域的悬沙浓度垂向分布特征。     

金塘水道的悬沙输运和再悬浮作用特征

根据1986年秋季和1987年春季金塘水道内十个站点的大、中、小潮的流速和悬沙浓度的同步观测资料,利用悬沙质量守恒原理,分析了金塘水道的悬沙输运和再悬浮作用特征。水道与外海的悬沙交换、水道内悬沙与底质的泥沙交换分别使水道内的悬沙质量平均每小时发生2%~10%和7%~14%的变化,前者小于后者。水道与外海进行悬沙交换时,水道向外海输出悬沙,大潮周日输出的悬沙质量比小潮大2个数量级。在悬沙与底质的泥沙交换过程中,大潮和中潮以再悬浮作用为主,小潮以沉降作用为主,在一个大小潮周期中,再悬浮作用强于沉降作用,水道底床发生侵蚀。再悬浮通量与流速、(τ-τcr)/τcr具有一定的正线性关系(τ为底部切应力,τcr为临界再悬浮切应力)。再悬浮系数处于10-4kg.m-2s-1量级,与(τ-cτr)/τcr不具有明显关系,底质沉积特征是影响再悬浮作用和再悬浮系数的重要因素。     

长江口南港水动力及悬沙的时空分布特征

通过2011年8月中旬一个大潮期间长江口南港某横断面上的5个定点水沙观测资料,分析了南港水动力及悬沙在潮周期及横断面上的分布特征。结果表明:在时间尺度上,南港潮位波动以半日分潮为主,日分潮较小;受径流及Stokes漂流的影响,涨潮流流速明显小于落潮流流速;含沙量随潮波动现象明显,波动频率是潮流的2倍;在空间尺度上,南港纵向流速最大值分布在南侧主槽,转流从北侧副槽率先开始;侧向流主要是由科氏力对纵向流的偏转作用形成;北侧副槽平均含沙量大于南侧主槽;半日潮流驱动下,平均含沙量在急流和憩流时刻将分别增大和降低;半日潮流和余流共同驱动下,在落急时刻和涨急时刻分别会增大和降低平均含沙量。     

长江口北港主槽河道悬沙输运空间结构特征分析

长江口为多级分汊型中等潮汐河口,北港是长江口二级入海汊道,被规划为长江口重要通航水道,对其悬沙输运过程和规律的研究至关重要.根据大潮期间北港主槽横断面上均匀分布的5个站点的同步水沙观测资料,采用准调和分析等方法将观测数据分解为潮平均量和多个随潮波动量,以分析北港悬沙输运的横断面空间结构特征和各动力因子的贡献机制.研究结...     

伶仃洋洪季悬沙分布特征及变化过程分析

根据珠江三角洲伶仃洋河口2003年洪季(7月)潮流、泥沙和盐度现场观测资料,通过对悬沙分布特征及变化过程进行深入分析,结果表明:伶仃洋河口洪季的悬沙浓度在径流、潮流作用下具有明显的潮周期变化,泥沙再悬浮多发生在落急、涨急后1～2小时;在0303站附近形成最大混浊带,在最大混浊带上游段,呈现涨潮优势沙,泥沙净向陆输移,而下游段,呈现落潮优势沙,泥沙净向海输移;泥沙纵向输移机制分析表明,拉格朗日输沙、潮汐捕集输沙和垂向净环流输沙是伶仃洋泥沙运动的主要形式.     

九龙江口-厦门湾悬沙浓度及多岔口潮汐汊道泥沙输运的数值模拟

基于环境流体动力学模型(Environment Fluid Dynamic Code/EFDC)水动力和泥沙模块,该文针对九龙江口-厦门湾水域潮动力强、浅滩面积大的特点建立二维潮流泥沙数学模型并利用实测数据进行校验。模型精简适用,成功反演了该水域的水动力场和悬沙浓度场,并能正确反映浅水区域的水沙运动特征。结果表明:在潮流作用下,厦门湾水体中悬沙浓度由外向内递增,悬沙随着潮流的涨落在湾内外作中-长距离的往复运动。湾内特别是浅滩区,大潮期悬沙浓度大于小潮期且浓度随潮变化明显,小潮期悬沙场则较为稳定。采用抓斗式挖泥船(源强Q=7.5 t/h)在翔安东南侧浅滩疏浚作业对邻近保护区基本无影响,但翔安南部"五岔口"型潮汐汊道存在能远程输运近岸疏浚泥沙的"泥泵式"水动力场,促使形成环绕厦门岛东海域的带状悬沙分布,该文进一步揭示了形成该分布的水动力机制。增大疏浚强度可导致白海豚保护区被污染,悬沙带宽度增大,浓度上升。     

九龙江口及厦门湾悬沙分布和输移沉积的多时相遥感分析

本文通过对九龙江口及厦门湾地区七个时相遥感资料的处理与信息提取，着重描述了该地区在不同时相、不同径流和不同潮流时刻的悬浮泥沙的分布、水流形态和泥沙输移状况。并且进行了泥沙来源、运动规律、沉积环境和岸线稳定性的综合分析。     

黄河三角洲强侵蚀岸段海域的悬沙输运机理研究

基于2010年10月黄河三角洲强侵蚀岸段海域各站位的现场水文观测资料,分析了各站位流速和悬沙浓度的垂向分布,并采用水深对瞬时物质输移量分解法,估算了各站位的余流、单宽净输水量和悬沙单宽净通量以及潮流输沙各影响项的贡献。结果表明:研究海域潮流为流向与岸线大致平行的往复流,各站位潮周期内垂向流速的空间分布表现为十八井外海域的最大,其次为刁口河外海域,最小的为五号桩外海域。潮周期内单宽输水量的空间分布为十八井和五号桩外海域的较大,刁口河外海域的较小,且输水方向与欧拉余流方向一致。悬沙输移量分解计算表明各站位潮流输沙的主要贡献项为平均流输移项(T1)和斯托克斯漂移项(T2)。研究海域13m水深以浅区域的底沙可在相应区域的常见波浪作用下起动、悬浮,被潮流输运,造成水下三角洲侵蚀,这与根据1976-2005年的实测水深资料分析的结果相吻合。     

对温州地区软土特性的认识与探讨

温州地区软土属沿海泻湖相沉积,多属欠固结土,可有一些软土却是超固结土,这就使它们在工程性质方面有了一些不同.对温州地区的软土特性进行介绍与分析.     

温州市瓯飞围垦区地面高程选择探讨

温州市瓯飞围垦区位于温州东部沿海瓯江河口和飞云江河口外的平直岸滩,其中一期围垦规划面积约125 km2,二期围垦总规划面积约320 km2,围垦区近中期开发利用主要为农业用地,远期主要为建设用地。针对农业用地、建设用地的不同功能特点,结合各种因素综合分析探讨选择合适的围垦区地面高程,对今后围区开发的地面高程确定提供依据。     

波浪潮流共同作用下长兴岛海区二维悬沙输运数值模拟研究

根据近岸地区波浪、潮流与泥沙运动的规律,把波浪运动概化为在潮周期中具有时均意义的波浪流分布场,将波浪辐射应力以及波流底部剪切应力耦合到潮流运动方程和悬沙输运方程中,建立了非结构网格下近岸波浪和潮流共同作用下的二维悬沙输运数值模型。时间离散采用欧拉向前格式,空间离散采用有限体积法的显式格式。将模型应用于矩形海湾实验和大连长兴岛附近海区悬沙冲淤过程的实际算例。结果表明:波浪对潮位影响很小,但是对近岸流速有较为明显的影响;波流共同作用对近岸泥沙浓度影响比单纯考虑潮流作用可提高40%～100%的幅度。     

悬移质泥沙输移扩散方程适用条件的讨论

悬移质泥沙的输移扩散是泥沙运动力学的基础问题之一,学者们基于不同理论对其运动规律开展了深入研究。基于已有研究,本文主要讨论了不同理论下扩散方程的适用条件。研究结果表明,传统的Rouse扩散方程及其修正式仅适用于泥沙浓度较低、颗粒惯性小至可忽略的条件;两相流理论下的扩散方程由于未考虑颗粒惯性效应,同样只适用于浓度较低、颗粒较小的条件;近期Snehasis Kundul和Koeli Ghoshal基于漂移速度建立的扩散方程由于考虑了升力、颗粒惯性等因素对悬移质分布的影响,使其适用范围相应变大,但在确定泥沙扩散系数上仍然采用的是经验公式,应用上会受到实验资料的限制。基于动理学理论的扩散模型包括基于PDF方程的扩散方程和弥散方程。两个模型中,除了重力沉降和紊流扩散作用外,由于考虑了升力、颗粒紊动、颗粒惯性等影响因素,其在浓度较高、颗粒惯性较大时仍适用,具有普适性。尤其是弥散方程,能够反映颗粒浓度、颗粒紊动、颗粒碰撞等不同机制对泥沙悬浮的影响,全面阐释了悬移质泥沙扩散背后的力学机理。     

大连长兴岛海域表层沉积物特征及运移趋势

根据2008-2011年大连长兴岛海域近岸表层沉积物取样结果,分析表层沉积物的粒度分布特征,并利用GSTA模型分析了该海域的表层泥沙运移趋势。研究结果表明:研究海域的沉积物类型集中于砂、黏土质粉砂和砂质粉砂三种,砂主要分布在长兴岛的北侧和西侧以及葫芦山湾外湾-10m以浅水域,黏土质粉砂主要分布于高脑子角东侧近岸、葫芦山湾外湾-10m以深水域、葫芦山湾内湾以及西中岛西南侧近岸,砂质粉砂主要分布在董家口湾水域。研究海域的沉积物类型和粒度参数特征在横向上和纵向上均呈现不连续的分布特征,深水区以及较为隐蔽水域的分选程度都属中常或较差,而近岸开敞水域的分选程度则很好。GSTA模型计算结果显示,研究海域沿岸泥沙向岸横向输移趋势较明显,顺岸纵向输移趋势不明显,冬季波浪作用加潮流作用是研究海域泥沙输运的主要动力条件。     

弯道悬沙特性试验研究

本文重点研究弯道悬沙水流的水力特征和泥沙特征变化以及弯道半径对其影响。试验表明,弯道悬沙水流水面横比降与清水相比略有差异,悬沙水流较清水时弯道水面横比降小,弯道半径越大,差异越小。水流入弯道后,水流流速、水流含沙量以及悬沙粒径均进行了重分布。弯道凹凸岸最大流速调整位置随弯道半径的减小而下移。弯道内凸岸含沙量逐渐增加,悬沙粒径也逐渐增粗,在弯道末端断面,凸岸含沙量与凹岸含沙量比值达到最大值,相应凸岸悬沙中值粒径与凹岸悬沙中值粒径比值也达到最大。弯道半径不同,泥沙在横向调整程度也不同。     

波浪作用下悬移质泥沙运动的两相流数值模型

该文采用基于水沙两相紊流的数值模型对波浪作用下的悬移质泥沙运动进行研究。基本方程中将水相和颗粒相通过相间作用力进行耦合,合理地考虑了相间相对运动的影响。数值计算方法为有限体积法,对流项处理利用了三阶精度的QUICK格式,离散方程组求解采用的是TDMA迭代方法。计算得到的悬移质泥沙垂线时均计算值与不同尺度的水槽实验数据吻合很好,表明数学模型及其计算方法对于低浓度水沙两相问题是合理的。该研究还探讨了悬沙浓度、泥沙沉降速度以及各种相间作用力随时间的分布规律。     

往复流作用下悬移质泥沙运动规律的数值研究

本文从水沙两相紊流的双流体数学模型出发,采用直接数值计算的方法,研究了海床面附近边界层内往复流对悬移质泥沙运动的影响。研究方法的有效性通过典型问题的流速分布、紊动能量分布以及泥沙浓度分布的计算结果和实验观测结果的比较得到了良好的验证。本研究还探讨了往复流条件下各类相间作用力的时空变化规律及其对悬移质泥沙运动的影响。     

岛群海域环境下泥沙运动及地形冲淤变化数值模拟研究

建立波浪、潮流共同作用下泥沙运动及地形冲淤积变化数学模型,并根据2007年4月份实测水文泥沙资料对模型进行了验证,验证表明,潮位、垂线流速、流向及含沙量过程的计算值与实测值吻合良好;波浪、潮流共同作用下悬沙引起的冲淤变化与实测冲淤分布趋势基本一致,较好地复演了洋山港工程建设后海域流场、含沙量场和地形变化.运用该模型对洋山深水港西港区工程方案进行了数学模型研究,研究表明,汊道方案实施后,由于颗珠山汉道的存在,使得通道内水流向北偏移,使得通道北侧西部流速较工程前流速有所增加,使西港区地形基本保持冲淤平衡略有冲刷;颗珠山汊道的存在,能够继续保持目前通道南侧淤积,北部刷深的格局,对西部港区的建设是有利的.