洋山港海域水体和悬沙输运机制研究

对洋山港海域水体和悬沙长期输运速度分离,并进行机制分解,分析各种物理过程对水体和悬沙长期输运速度所起的作用.结果表明,水体和悬沙输运存在明显差异,直接描述悬沙净输运更准确合理;欧拉余流在水体长期输运中占主导地位,平流输运和潮泵输运是洋山港海域悬沙输运的主要动力因素,由于潮动力混合较强,垂向输运作用很小.     

文登南部近岸海域悬沙输运特征

依据2015年5月悬浮泥沙实测资料,计算各站不同层位悬沙浓度,分析研究区海域的悬沙时空分布特征,利用小波变换分析悬沙浓度变化周期,结合余流场探讨了研究区的悬沙整体输运特征。结果表明,悬沙浓度由表层到底层依次增大;悬沙浓度变化的周期约为6h,与正规半日潮流特征吻合较好;在长会口一带、张家埠新港防波堤及好当家渔港防波堤附近区域,悬沙净输运方向与落潮流方向一致;好当家渔港内部悬沙净输运方向与涨潮流方向一致;五垒岛湾与靖海湾呈顺时针环流输运,湾内部悬沙净输运方向与涨潮流方向一致,指向湾内。     

河口往复流中潮流不对称与推移质输沙的关系

潮流不对称现象是近岸潮波运动的基本特征之一,为了研究潮流不对称对推移质泥沙长期净输运的作用机制,首先在往复流情况下对Bagnold推移质输沙率公式(1966)由于不包含起动流速所可能导致的误差进行理论分析,进而由统计学中的"偏度"的概念出发,推导了河口潮流不对称与推移质输沙之间的定量关系。研究认为,虽然Bagnold推移质输沙率公式不包含泥沙起动流速,但是只要泥沙起动流速和最大流速的比值在一定范围内,则在理论上公式的计算误差是可以接受的。由偏度结合Bagnold公式导出了潮流不对称与推移质输沙之间的关系,表明推移质泥沙的长期净输运不仅与余流有关,而且与不同分潮组合之间、余流与分潮之间的相互作用紧密相关。该关系还给出了一个由潮流调和常数估算河口推移质输沙的简便方法。经对比,从潮流不对称出发估算推移质输沙与直接采用推移质输沙率公式结果一致。     

废黄河口海域的悬沙输运机制研究

废黄河三角洲是南黄海内陆架的重要物源。为深入探索废黄河口海域沉积物输运机制,利用2015~2016年夏季与冬季在废黄河口外海域10个站位获取的现场沉积动力数据,计算潮不对称参数、余流、悬沙输运量等。分析结果表明,废黄河口海域沉积物输运模式存在显著的空间差异,大部分海域悬沙沿等深线向南输运,仅在近岸侧局部悬沙向岸或向北输运、离岸最远处站位向北输运但输运率较小;近岸浅水海域以平流输沙为主,其他离岸区域以再悬浮作用为主。由于流速和悬沙浓度之间的相位差,导致余流(净水输运)方向与净悬沙输运方向存在差异。研究沉降速度与悬沙输运涨落潮不对称的关系,发现沉降速度越大,悬沙输运的不对称性就越显著;沉降速度是造成近底部流速与悬沙浓度相位差的主要原因,导致废黄河口外净悬沙输运存在显著的垂向差异。     

半日潮流作用下悬移质泥沙的运动特征及其影响因素研究

本文通过建立一维水深平均悬沙模型，对典型潮流控制的水道内悬沙运动特征进行研究。模型以泥沙再悬浮、沉降和平流为主要物理过程，动力因素包含M₂、S₂分潮及余流，采用湄洲湾2007年8月潮位、潮流、悬沙、底质同步观测资料进行分析和验证。通过三角傅里叶分析，将悬沙的时间序列分解为12个主要的谐波分量，其中主要分量包括:M₂分潮作用下产生的具有M₂倍潮角速度的1/4日分潮项，M₂与S₂分潮共同作用下且角速度为两分潮角速度之和的1/4日分潮项，及水平悬沙梯度、余流与M₂分潮共同作用下具有M₂分潮角速度的半日潮项。悬沙在时间上的平均值受到余流、悬沙水平梯度、M₂分潮流及悬沙起动条件等因素控制。余流导致了悬沙序列中相邻周期之间的不对称性。反映泥沙特性的参量对悬沙的曲线特征具有重要影响，泥沙沉降速度影响悬沙的相位，并影响其振幅；再悬浮有关的参量仅影响各谐波分量的振幅，但不影响相位。     

伶仃河口湾铜鼓水域水沙净输运分析

根据对珠江伶仃河口湾铜鼓水域丰水期９个测站大、中、小潮三次同步水文泥沙资料及５７个底质样品的分析结果,本文讨论了此水域的水沙净输运趋势。结果表明,铜鼓水域表层余流向海,浅滩测站中底层余流指向河口方向,欧拉余流主要由径流构成。沟槽悬沙输运以净平流作用为主,浅滩区则以向上游的潮抽吸输运为主。沉积物净输运趋势显示铜鼓浅滩是海陆双向底质输运的汇聚地带     

长江河口悬沙与盐分输运机制分析

2004年9月15~22日在长江口南支口门区域进行了水位、流速、悬沙浓度、盐度的全潮观测,基于这些现场数据,分析河口区域流速结构、悬沙浓度与盐度的时空分布特征;利用机制分解法研究河口悬沙、盐分的通量和输运机制,并探讨它们与水体垂向结构之间的关系。主要结论如下:长江河口区的悬沙浓度存在显著的时空变化特征,从口内向口外,悬沙浓度呈显著减小趋势,大潮期间的悬沙浓度较大,是小潮期间的数倍。通量机制分析结果表明,长江河口区以欧拉余流为主,向海输运,并有向海方向逐渐减小的趋势,斯托克斯余流向陆输运,在大、小潮期间有显著差异。盐分输运机制中,以欧拉余流占主导地位,潮泵效应、垂向重力环流、垂向剪切扩散作用的贡献次之。长江河口悬沙净输运率在向海方向逐渐减小,大潮期间的悬沙净输运率比小潮期间的大1~2个数量级,水动力条件是造成长江河口悬沙净输运时空差异的主要因素。悬沙输运机制小潮期间以欧拉余流占主导地位,在大潮期间则以与紊流相关的垂向剪切扩散作用取代欧拉余流占据主导地位。悬沙瞬时输运机制中的剪切扩散项在中下层水体的理查德森数(Ri)小于0.25时才有较大的量值,在南槽内,当底层水体的理查德森数(Ri)处于-0.1相似文献   

潮致泥沙全沙净输运解析模式

泥沙运动作为水流和底床相互作用的纽带,是河流、河口及海岸工程研究的重要内容。在潮波作用明显的河口、海岸地区,周期性的动力作用下的泥沙运动具有往复和可逆的特征,因此研究这类水域的泥沙的净输运更具有实际的意义。基于泥沙输运和流速呈指数关系假设,建立潮流环境下的泥沙全沙净输运的解析解公式,并对该公式的计算结果和数值计算以及数学模型的结果进行了检验和验证,结果表明本研究提出的公式能较好地反应潮流环境下的泥沙净输运。由此,基于本公式采用潮流分潮调和常数可计算得到全沙净输运,并可以分析各分潮流及其相互作用与泥沙净输运的关系。研究结果显示,在受径流影响较大的半日潮河口,S2、MS4、M2三潮相互作用对全沙净输运的贡献显著高于通常的潮流不对称作用,即M2、M4的相互作用。此外,河口区域径流导致的余流对泥沙净输运的贡献不可忽略,特别是在洪季,大径流量条件下往往导致余流较大,其对泥沙净输运的贡献所占比例较大。     

夏季潮流作用下龙口湾海域悬浮泥沙时空变化特征及其输运机制

根据龙口湾海域海流、悬浮泥沙等实测资料,利用Morlet小波分析与单宽悬沙通量机制分解法,分析了研究区悬浮泥沙浓度时空分布特征和变化规律,并探讨了悬浮泥沙的输运机制。研究结果表明,平面分布上,研究区的悬浮泥沙分布呈现人工岛外悬沙浓度大于岛内水道海域的分布特征;垂向上,各站位平均含沙量由底层向表层逐层递减,特征明显。悬浮泥沙浓度在潮周期的变化较为复杂,各站位悬浮泥沙浓度在单日内一般出现2～4次峰值;悬浮泥沙浓度峰值往往滞后于流速峰值0.5～2 h;悬浮泥沙浓度在时间上的变化以12～16 h尺度为主要周期。研究区单宽输沙通量主要介于2.64～24.68 gs~(-1)m~(-1);整体上呈现人工岛外海域悬沙通量高于人工岛内的平面分布格局。悬浮泥沙输运方向与潮致余流方向基本一致;受余流、地形、悬沙浓度等影响,各个输沙分项对输沙率的贡献相差较大,平流输运在悬沙输移中占绝对优势,其次为垂向净环流输沙。     

龙口近岸海域潮流作用下悬浮泥沙时空分布特征及输运机制

根据2015年1月与2017年5月两期大潮期27小时海流连续同步观测及悬浮泥沙资料,利用Morlet小波分析与单宽悬沙通量机制分解法,结合潮流场特征,分析了龙口湾海域悬浮泥沙的时空分布特征,研究了潮流作用下的悬沙输运机制。结果表明,平面上,悬沙浓度在龙口湾内较低,湾口、湾外海域的的悬沙浓度相对较高;垂向上,研究区整体表现为悬沙浓度由底层向表层递减。潮周期尺度上,悬浮泥沙浓度峰值较流速峰值存在0.5～2 h的时间滞后;悬浮泥沙浓度在时间上的变化以12～16 h尺度为主要周期。季节尺度上,1月悬沙浓度远远大于5月。研究区内单宽输沙通量为1.21～239.77 g·s-1·m-1,整体上悬沙通量呈现出湾口最高、湾外开阔海域其次、湾内最低的分布格局。平流输运项(T1+T2)在悬沙输移中占绝对优势,潮致余流在悬沙输运起主要作用。季节上,1月份单宽输沙通量远远高于5月份,整体呈现出夏季落淤储沙而冬季再悬浮输沙的季节性输运特征。湾外海域悬浮泥沙大致向SW、S向输运,屺坶岛以北海域沿W、SW向屺坶岛头输运,进入湾内后,悬浮泥沙的输运沿人工岛北侧和西侧分为两支。研究区内,在海流、地形等的综合作用下,整体表现为由渤海向莱州湾的净输沙趋势。     

石浦港下湾门水道的水沙运移特征

根据2003年9月5~10日的实测水文泥沙测验资料,对石浦港的主航道——下湾门水道各测站的潮流和悬沙特征进行分析研究。结果表明,研究海域潮流流况主要受地形影响,悬沙运移涨潮大于落潮,泥沙进入石浦港内。对下湾门水道的水沙运移特征进行分析,有助于了解石浦港内水沙运移和冲淤状况。     

弱动力浅海中的悬沙输运机制:以天津港附近海域为例

根据在天津港附近海域获取的水动力和浊度数据,分析了悬沙输运特征和输运机制,结果表明:天津港附近海域受不规则半日潮控制呈低流态往复流特征,但涨潮流强于落潮流;涨潮期间底部悬沙浓度与垂线平均流速呈显著线性相关,存在显著的再悬浮作用;潮周期内的悬沙输运呈典型的不对称特征,形成向岸的净输运趋势。输运机制分析结果显示:潮泵效应(尤其是潮汐捕捉效应)是天津港附近海域悬沙输运的主要贡献项,其次是拉格朗日平流输运项,前者比后者高一个量级;垂向剪切作用最小。涨落潮期间流速与悬沙浓度的显著不对称是造成潮汐捕捉效应占主导的基本条件。在潮下带这种悬沙输运格局可能和潮间带发生的细颗粒沉积物捕集(堆积)作用有关。     

天津港水域围垦条件下的水动力变化分析

本研究旨在讨论天津滨海新区的围垦对其附近水域水动力和悬沙输运所造成的影响,并进行定量评估。在天津港南部、北部海域分别选取4个站位进行了全潮水文观测,获取了流速剖面、悬沙浓度剖面数据,并据此计算了底切应力、潮不对称性以及余流。结果表明,底部悬沙浓度与流速、底切应力存在相位一致性,绝大部分站位的沉积物都呈现向岸净输运的趋势,悬沙通量分解显示潮汐捕捉项是该区域悬沙输运的主要贡献项;围垦愈增的2009～2015年,天津港北部潮不对称性增强,向陆的单宽悬沙输运率由20.15 g/(m·s)变至24.92 g/(m·s),而南部海域潮不对称性减弱,向陆的单宽悬沙输运率从37.75 g/(m·s)减小至6.37 g/(m·s)。综上,持续地围垦可能导致天津港附近海域的水动力条件改变,推测北部潮滩淤涨可能加快,而南部淤涨速率减小。     

基于ADCP反演渤海湾悬浮体浓度年变化

基于座底ADCP实测回波强度信号,结合短期实测悬浮体质量浓度,反演长时间序列悬浮体质量浓度,定量分析了渤海湾近一年悬浮体质量浓度变化特征及其影响因素。结果表明:受风浪影响,该区悬浮体质量浓度具有明显季节性变化特征,风浪作用强烈的季节其悬浮体浓度表现为相对高值。悬浮体净输运同样具明显季节性变化,秋冬强风浪作用下,悬浮体的净输运量明显增加;而在不同季节,月净输运方向具有不同的主输运方向。悬浮体质量浓度日变化受潮流控制明显,长周期变化则主要与风场的变化有关。潮流涨急过程与风致大浪过程均可引起沉积物再悬浮,导致悬浮体浓度明显增高。     

Suspended sediment transport from the Gironde estuary (France) onto the adjacent continental shelf

Current velocity and suspended sediment concentration measurements at anchor stations in the downstream extremity of the Gironde estuary indicate that during periods of high river discharge, a significant amount of suspended sediment is transported out of the estuary onto the adjacent continental shelf. The vertical profile of the residual (non-tidal) suspended sediment flux is similar to that of the residual current velocity, with a net upstream flux near the bottom and an overlying seaward-directed transport. The overall, depth-integrated result is a net seaward transport of suspended sediment out of the estuary. It appears that this net seaward transport varies directly with tidal amplitude.Aerial photography and water sampling indicate that during high river inflow, the downstream extremity of the turbidity maximum extends onto the continental shelf at ebb tide. The tidal and coastal current patterns of the inlet and inner shelf induce a northward transport of the turbid estuarine water, and at each tidal cycle, a certain amount of suspended sediment leaves the estuary; part of this sediment is deposited in a silt and clay zone on the continental shelf.     

夏季浙江沿岸陆架区泥沙输运机制

基于2014年夏季浙江沿岸陆架区的水文、泥沙、底质沉积物等实测资料,运用物质通量分析方法和Gao-Collins粒径趋势分析法,探讨了泥沙的输运通量、输运方向、动力机制及净输运趋势。夏季,近岸含沙量规律性较强,由西至东逐渐降低,由南至北逐渐升高,且与潮流有非常好的对应关系,呈现出明显的潮周期变化特征。研究区净悬沙通量自岸向外海迅速变小,悬沙输运中平流输运占主导地位,其次是垂向净环流对悬沙输运的影响,近岸海域表现为向海输沙,30 m以深海域表现为东北向输沙,同时台湾暖流的屏障作用也影响了悬沙向海扩散。粒径趋势分析显示浙江沿岸陆架表层沉积物的长期输运机制为由东北向西南输运,在流系以及海底地形的影响下,中部海域出现粒径趋势较弱的沉积中心。而在夏季,悬浮泥沙主要为平行岸线向东北输运,估算每天进入研究海域的净悬浮泥沙约为1.9×106 t。     

Suspended sediment transport of the Hangzhou Bay and its related hydrodynamic analyses

The 25-h measurements of current speed, flow direction, water depth, suspended sediment concentration and salinity were carried out at six anchored stations in the study area during spring and neap tides in winter of 1987 and summer of 1989. Caculations and analyses of the data obtained show that large amounts of suspended sediments are moved back and forth under the action of tidal current, and the net transport of sediment is small, with its predominance upstream in winter and downstream in summer. These calculations and analyses also suggest that the advective transport of sediment is dominant, while the vertical gravitational circulation of the suspended sediment comes next. Meantime, it is indicated that tidal currents play a major role in the suspended sediment transport, and residual flows have effect on the net transport of the suspended sediment, which is more remarkable during neap tide than during spring tide.