钱塘江河口细颗粒泥沙絮凝沉降特性研究

钱塘江口河口上游河流和海域来沙多为细颗粒泥沙,粘性细颗粒泥沙由于其特殊的表面电化学性质遇到强电解质海水而产生絮凝沉降,是形成河口淤积的原因之一。影响絮凝的因素很多,除了电解质,还有泥沙粒径的大小、盐度、含沙量、PH值、温度、有机质含量、矿物成分、水流速度及紊动情况等。本文通过粒度分析、静水沉降、动水沉降等各种实验手段分析钱塘江口泥沙的基本特性,找出最佳絮凝盐度以及泥沙不淤流速等值,初步探讨了细颗粒泥沙的絮凝机理,为治理钱塘江口提供科学依据。     

长江口细颗粒泥沙絮凝沉降影响因素分析

根据静水和动水条件下的细颗粒泥沙沉降试验结果,应用灰色模型分析中的关联度分析理论,分析了影响细颗粒泥沙絮凝沉降的主要因素.根据关联度的大小指出,影响细颗粒泥沙絮凝沉降的主要因素依次为水温、沉降历时、盐度、粒度、含沙量和流速,其中盐度和粒度是阈值型影响因素,沉降历时、含沙量和流速是连续型影响因素,水温是具有阈值型和连续型双重特性的影响因素.只要阈值型影响因素达到或超过了阈值,细颗粒泥沙就发生絮凝作用,因素值的变化对沉降强度影响不大.连续型影响因素对细颗粒泥沙絮凝沉降的影响是连续的,它们不仅影响絮凝作用发生,而且影响絮凝沉降强度.     

长江口北槽黏性细颗粒泥沙特性的试验研究

选用长江口北槽黏性细颗粒泥沙,在不同盐度的人工海水中通过静水沉降、动水沉降等各种试验手段了解其基本特性。在静水沉降管中观测了胶粒的电化学絮凝过程和重力碰并过程,于不同盐度条件下找出最佳絮凝盐度;并通过黏性细颗粒泥沙在流动海水中絮凝的试验研究,揭示其在动水中絮凝的机理和规律,及不同条件下的起动流速、不淤流速、沉降速度等特征值,从而分析其落淤情况。研究结果表明,长江口北槽细颗粒黏性泥沙的最佳絮凝盐度约为15,起动流速为15~20 cm/s,这与泥沙的淤积固结时间有关,而不淤流速约为60 cm/s。并由试验得到了挟沙力与流速之间的经验关系,以及用于估算不同流速条件下泥沙沉降速度及淤积量的经验公式。这些结果可用于长江口航道的疏浚、整治工作中,具有一定的理论指导意义。     

运用分粒级的泥沙垂线分布分析长江口泥沙絮凝沉降特征

据扩散理论提出运用分粒级的泥沙垂线分布推算各粒级相对沉速ω_ｉ／ω_ｃ，絮凝因素比Ｆ_ｉ／Ｆ_ｅ和絮凝指标ｆ的方法，由此分析长江口１９９０年８月的实测数据。长江口泥沙的沉速曲线和絮凝指标在近口段、河口段和口外海滨段存在着明显的区域差异。絮凝沉降特征的主要变化产生的低盐度区。现场动态沉降规律与实验室模拟所得的静态沉降规律具有相似的变化趋势。     

高浑浊度河口沉积物的沉积机理评述

该文主要介绍了潮流对沉积作用的影响，沉积物的再悬浮和最大浑浊带的形成机制以及影响沉积物絮凝沉降的因素。潮流是搬运河口泥沙的主要动力，沉积在河口拦门沙的泥沙会在潮流的作用下向河口外继续搬运。沉积物的再悬浮和最大浑浊带密不可分，正是由于沉积物在周期性潮流的作用下引起再悬浮，为最大浑浊带的形成提供了条件。影响沉积物絮凝沉降的因素很多，有内因，也有外因。内因是颗粒物自身的性质；外因如盐度、流速、pH值等。     

盐度和腐殖酸共同作用下的长江口泥沙絮凝过程研究

长江河口有机质含量丰富,盐度变化较大,因此研究长江河口以细颗粒泥沙为主的多因子共同作用下的絮凝有助于了解最大浑浊带的形成机制.通过实验研究盐度和腐殖酸共同作用对长江口细颗粒泥沙浊度变化影响的过程,从浊度相对变化率、絮团粒径和电位变化三方面综合分析了其絮凝机理,并且对絮凝体进行了红外和电镜分析,探讨了絮凝体的微观结构.结果表明:(1)随着盐度增大细颗粒泥沙浊度相对变化率逐渐增大,粒径增大,而电位绝对值变小;(2)随着腐殖酸浓度增大细颗粒泥沙浊度相对变化率先略有升高后迅速降低,粒径增大,电位绝对值增大;(3)微观结构的分析表明腐殖酸是以腐殖酸盐的形式包覆在泥沙表面,同时也验证了河口中C-P-OM(C代表黏土,P代表阳离子,OM代表有机化合物)的泥沙絮凝模式.     

细颗粒泥沙动水絮凝沉降的基本特性

以流速为主要参变量,在长度为339.3m的往复式直水槽中进行细颗粒泥沙絮凝沉降试验,试验得到了垂线平均含沙量、絮凝现象、垂线含沙量梯度、泥沙粒度四方面的沿程变化规律。通过对以上四方面变化分析,细颗粒泥沙动水絮凝沉降的基本特性是:动水絮凝沉降速率和沉降量受碰撞絮凝概率与剪切破碎概率、絮凝体所受外力与本身抗力两大关系的制约,而流速又通过制约以上两大因素的变化,成为制约絮凝沉降速率和沉降量的主要因素。     

长江口悬沙沉速室内试验研究

在充分认识传统沉降筒缺陷的基础上提出了"大型可温控自动搅拌沉降试验筒"。通过室内系列试验发现:(1)含沙量对长江口细颗粒沉降速度影响最大;(2)温度上升,沉速增加,但不同阶段影响程度有所不同;(3)含沙量越高,盐度对沉速的影响越小,含沙量相同情况下,长江口北槽悬沙枯季水温下盐度对沉速的影响在1.8~5.7倍左右;洪季水温下盐度对沉速的影响在1.5~2.2倍左右。(4)枯季最佳絮凝盐度在7左右,最佳絮凝含沙量为7 kg/m3;洪季最佳絮凝盐度在10~12左右,最佳絮凝含沙量为4.5kg/m3。本研究成果可望加深我们对细颗粒泥沙动力过程相关机理的认识,同时可为相关港口、航道的淤积机理分析,数学模型、物理模型研究工作提供一定技术参考。     

粘性泥沙在流动盐水中的沉降试验研究

介绍了粘性泥沙在流动盐水中的沉降试验，计算了沉降速度。试验结果表明，粘性泥沙的动水絮凝沉速与静水絮凝沉速相比，前者比后者小得多。     

河口细颗粒泥沙的絮凝作用

本文对河口细颗粒泥沙絮凝作用的研究工作进行了综合评述．对盐度、有机物、水流切应力及悬浮颗粒的表面电荷等因素对河口细颗粒泥沙絮凝作用的影响规律及絮凝机理进行了总结和探讨．     

胶州湾湾口海底沙波地形地貌特征及其活动性研究

利用多波束、侧扫声纳以及单道地震资料对胶州湾湾口潮流作用下形成的典型海底沙波地貌的平面形态、剖面特征和分布特点进行了分析研究。根据实测的水文资料计算了不同潮流流速下沙波的瞬时移动速度,推测了直脊型沙波和新月型沙波的形成]化过程:区内新月型沙波在西向优势流的作用下大约以50m/a的速度向西迁移,直脊型沙波则在两端方向不一致的优势流长期作用下,发生逆时针旋转,同时在往复流的作用下以一个平衡位置左右摆动;就地貌形态而言,新月型沙波是不稳定的,直脊型沙波达到相对平衡状态。     

舟山海洋沉积物及沿海沉积物流动相石油污染的电阻率特性及其影响因素研究

海洋沉积物作为难以降解的石油类污染物的最终归宿,其污染程度的监测至关重要。本文通过现场采集舟山海洋沉积物及沿海沉积物(包括中砂、粉砂质砂和粉砂),以流动相原油为代表,采用单因素分析法室内配制标准污染沉积物样品测定电阻率,探讨沉积物类型、含水率、含油率、时间因素对石油污染海洋及沿海沉积物的电阻率影响及变化规律。结果显示,未污染和原油污染后海洋沉积物中砂、粉砂质砂、粉砂的电阻率随含水率的升高均呈幂函数降低趋势,并符合Archie公式。在含水率15%时,电阻率随含油率总体上升;而在含水率5%时,中砂电阻率呈现一个小幅上升的趋势;粉砂电阻率先小幅下降后略上升再小幅下降,粉砂质砂电阻率则是先大幅下降后略上升再小幅下降。15%含水率污染沉积物的电阻率随时间增加持续上升;5%含水率污染沉积物电阻率先上升后略下降再大幅上升。研究成果可为海洋及沿海沉积物石油污染电阻率法快速监测提供理论支持,以期为海洋环境管理部门提供相应的决策依据。     

Practical sand transport formula for non-breaking waves and currents

Many existing practical sand transport formulae for the coastal marine environment are restricted to a limited range of hydrodynamic and sand conditions. This paper presents a new practical formula for net sand transport induced by non-breaking waves and currents. The formula is especially developed for cross-shore sand transport under wave-dominated conditions and is based on the semi-unsteady, half wave-cycle concept, with bed shear stress as the main forcing parameter. Unsteady phase-lag effects between velocities and concentrations, which are especially important for rippled bed and fine sand sheet-flow conditions, are accounted for through parameterisations. Recently-recognised effects on the net transport rate related to flow acceleration skewness and progressive surface waves are also included. To account for the latter, the formula includes the effects of boundary layer streaming and advection effects which occur under real waves, but not in oscillatory tunnel flows. The formula is developed using a database of 226 net transport rate measurements from large-scale oscillatory flow tunnels and a large wave flume, covering a wide range of full-scale flow conditions and uniform and graded sands with median diameter ranging from 0.13 mm to 0.54 mm. Good overall agreement is obtained between observed and predicted net transport rates with 78% of the predictions falling within a factor 2 of the measurements. For several distinctly different conditions, the behaviour of the net transport with increasing flow strength agrees well with observations, indicating that the most important transport processes in both the rippled bed and sheet flow regime are well captured by the formula. However, for some flow conditions good quantitative agreement could only be obtained by introducing separate calibration parameters. The new formula has been validated against independent net transport rate data for oscillatory flow conditions and steady flow conditions.     

南海北部海底沙波迁移规律及其在台风作用下的响应研究

本文在南海北部海底沙波已有研究的基础上，总结分析了研究区表层沉积物以及沙波的形态、分布、迁移特征；使用区域海洋模式（ROMS）模型模拟了研究区2010-2011年的底部流场数据；利用Rubin公式模拟计算了海底沙波的迁移规律，并与搜集所得资料进行对比分析；结合台风资料及底流数据，分析了台风对海底沙波运移的影响。研究结果显示:海底沙波运移方向的计算结果与搜集所得资料比较吻合，均为向东向南方向；不同站点的迁移距离在0~21.8 m之间，且为往复累积的结果。这表明:Rubin公式在ROMS模型模拟所得底流资料的支撑下，可以再现海底沙波的迁移过程。模拟计算的研究区内两个站位在"凡亚比"台风影响期间的迁移距离分别为2.0 m、2.9 m，分别占其年运移量的9.17%和26.36%，说明台风过境能对海底沙波的迁移产生重大的影响。     

Predicting Net Cross-Shore Total Load Transport: A Phase-Averaging, Quasi-Steady Approach Incorporating Undertow Contribution

Wave shapes that induce velocity skewness and acceleration asymmetry are usually responsible for onshore sediment transport, whereas undertow and bottom slope effect normally contribute to offshore sediment transport. By incorporating these counteracting driving forces in a phase-averaged manner, the theoretically-based quasi-steady formula of Wang (2007) is modified to predict the magnitude and direction of net cross-shore total load transport under the coaction of wave and current. The predictions show an excellent agreement with the measurement data on medium and fine sand collected by Dohmen-Janssen and Hanes (2002) and Schretlen (2012) in a full-scale wave flume at the Coastal Research Centre in Hannover, Germany. The modified formula can predict the net onshore transport of fine sand in sheet flows. In particular, it can predict the net offshore transport of medium sand in rippled beds through enlarged bed roughness, as well as the net offshore transport of fine-to-coarse sand in sheet flows with the aid of a new criterion to judge the occurrence of net offshore transport.     

泥沙粒径组成的不均匀性对海岸地形演变的影响

海岸的泥沙输沙模式决定着海岸地形的演变特征,不同的输沙模式会导致形成横向和倾斜沙坝、裂流沟槽等不同的地貌特征。本研究提出了一种考虑泥沙分布不均匀性的新输沙率公式,该公式包含了反映泥沙粒径不均匀性的概率加权和考虑泥沙颗粒遮蔽效应的加权。该公式所给出的载沙量与传统输沙率公式的对比表明,相同中值粒径下,二者有明显差异。将该输沙率公式应用于地形线性不稳定分析,所得到的地形不稳定性增长率不同于假定泥沙为均匀的结果,对应的地形变形波长也有所差别。     

Formulation and Its Verification of Conductivity for Uniform Turbid Water

For measurement of sediment spatial concentration of nearshore seawater,a turbid water sys-tem with several kinds of particles is investigated from the viewpoint of the characteristics of particles.Firstly.the classical physical and chemical conductivity formula is extended to macro-particle(such assand)conductivity formula.Secondly,the Fricke formula suitable for only one kind of particles is ex-tended to the conductivity formula suitable for several kinds of particles.Finally.the multi-particle conduc-tivity formula is applied to the measurement of sediment spatial concentration.     

山东省大中型水库泥沙淤积量预测

本文通过对我省大，中型水库淤积测量前后水文特征量的分析，用两种计算方法对我省大，中型水库的淤积量进行了预测，两种预测结果相差较大，水库淤积量随着水文气象要素及流域下垫面状况的变化而变化，因此，定期进行水库泥沙淤积测量，探求水库泥沙淤积规律，很有必要。     

登州浅滩海域表层沉积物分布特征

依据2010年在登州浅滩海域采集的沉积物样品资料,划分了研究区表层沉积物的分布类型,分析了登州浅滩海域沉积物的分布特征和粒度参数变化规律,在此基础上初步探讨了沉积物分布的影响因素.研究结果表明,登州浅滩海域表层沉积物主要包括砾石、砾砂、粗砂、中粗砂、中砂、细砂、粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂、黏土质粉砂、粉砂质黏土等11种类...