潮流作用下河口悬沙运动二维数学模型

对于粉沙淤泥质河口和第底泥沙受潮流作用主要以悬沙形式输运。在这样的海区建港与疏浚航道,需要首先先进泥沙淤积问题的研究,本文采用潮流作用下不平衡方程式,挟沙能力公式和起动流速公式,建立了潮流作用下河口悬沙运动二维数学模型,一维悬沙不平衡输沙方程和海底变 方程进行离散时直接采用显式迎风格式,得到了较好的结果。     

海岸河口泥沙数学模型研究进展

对海岸河口泥沙运动的基本方程、数值方法、边界条件、参数选取等进行了归纳总结和评述,以期对本学科的发展起到一定的引导和促进作用。     

水流挟沙力分析与探讨

水流挟沙力是悬沙输运计算中非常重要的问题之一,其计算形式常采用基于重力理论的经验和半经验公式.本文针对目前广泛采用的2种挟沙力关系式,选用4组实验水槽数据和2组天然河道实测资料分别讨论其关联性.结果表明,不论指数m在其取值范围内取何值,2个表达式皆存在一定的函数关联性.且当指数m取1和2/3时,直接表现出很强的线性关联.在挟沙力计算中采用流速的平方关系式,物理意义清晰,形式简单.在实际应用时,适当选取系数,挟沙力采用形式简单的平方关系式是完全可行的.     

垂向悬沙扩散与近岸挟沙力理论研究

根据垂向二维悬沙扩散方程和谢才公式,假定泥沙垂向扩散系数为常数或为水深和摩阻流速的函数时,从理论上推导得到一个新的不仅适用一般水域,也适用于高含沙水域的挟沙力公式。公式一阶近似形式上与近岸海域常用的刘家驹公式相一致也不显含泥沙沉速,从理论上证明了刘家驹公式的合理性,说明其经验公式在理论上也成立。对更高阶近似,公式显含泥沙沉速,与维利卡诺夫以及张瑞瑾等挟沙力公式相一致,说明了张瑞瑾公式的合理性。分析了导出的公式的物理意义以及与刘家驹公式和张瑞瑾公式的异同。新的挟沙力公式也表明挟沙力公式的近似应是流速平方的多项式,选择低阶项作为近似会有一定的误差。     

潮流、波浪综合作用下河口二维悬沙数学模型

本文根据河口水流动力特性和泥沙变化规律，把波浪运动概化为具有时均意义的波浪流分布场，将“波流幅射应力”、“波流摩阻力”以及“波流挟沙力”三个要素归纳到水流运动方程和悬沙输送方程中去，构成潮流、波浪综合作用下河口二维悬沙数学模型计算系统。通过对珠江口黄茅海悬沙冲淤过程的实际算例，表明该系统模拟河口悬沙在潮流和波浪综合作用下的分布特性和冲淤趋势方面，具有良好的应用前景。     

瓯江河口挟沙能力的初步探讨

在分析瓯江河口潮流泥沙特性基础上 ,认为瓯江口挟沙能力与水动力及泥沙等因素密切相关。采用断面垂线平均的处理方法 ,引入背景含沙量的概念 ,线性回归拟合出瓯江口挟沙能力公式 ,为瓯江口二维潮流泥沙数模计算提供了辅助方程     

海岸河口二维潮流可视化数学模型

经过多年的不同断的研究,逐步改进和完善了在海岸河口非常适用的,基于不规则三角形网格显式差分法的二维潮流数学模型,研制了潮流场可视化成品实用软件,将二者结合起来即构成了二维潮流可视化数学模,可视化数学模型不仅使数学模型可视化,直观化,而且加快了数学模型的调试速度,方便 了各种工程方案的比选,从而使用数学模型解决实际工程问题的效率大为提高。     

粉沙质海岸航道骤淤期悬移质挟沙力研究

悬移质挟沙力是粉沙质海岸航道骤淤预测的关键性参数,目前缺乏有效的研究成果。通过大尺度波浪水槽对缓坡下的粉沙质海岸骤淤期破波掀沙机理进行试验观测和研究,根据能量平衡原理,建立粉沙质海岸在崩破波作用下悬浮泥沙运动的能量平衡方程式。能量平衡方程式的要点在于波浪所提供的有效能量损耗中,除了传统的底摩擦损耗和悬浮泥沙所消耗的能量外,还应增加崩破波引起的能量损耗。在此基础上提出粉沙质海岸骤淤期悬移质挟沙力公式,并得到试验资料的初步验证。     

江苏北部灌河口悬沙输送数学模型

位于江苏北部的灌河口是淤泥质河口,潮流作用下的悬沙输送对河口河床演变有很大影响.为开发灌河口的航运资源,治理口门砂嘴,需建立河口的悬沙输送数学模型.淤泥质河口的悬沙输送是一个复杂的物理过程.数学模型中需要复演在径流、潮流和沿岸流共同作用下的泥沙运动.为此,既要准确地模拟河口区的流场,又要考虑到泥沙在水动力要素作用下的起动、悬浮和沉降过程.灌河口的口内段细长且弯曲,口外段开敞,口门处有砂嘴形成的水下浅滩.因此,模型包括的范围必须足够大,既要包括河口的口内段,以便模拟口内河势对口门砂嘴处水沙运动的影响,又要包括足够大的口外水域,以反映口外水域的真实流态.     

河口海岸三维水流数值模型中几种垂向坐标模式研究述评

回顾了近年来国内外河口、近岸海域三维斜压水流数值模式研究的进展,着重讨论了不同垂向坐标下三维水流模式的发展状况以及存在的问题。地形拟合坐标(σ坐标)模式可以很好地拟合床面地形和自由面,已在物理海洋学中被广泛使用。但在地形变化剧烈,尤其在密度层结效应明显的海域,σ坐标模式中的水平压强梯度力误差会引起伪密度流。寻求高精度的数值模式以及更加有效的拟合坐标变换将是值得努力的方向。     

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.     

Numerical modelling of suspended sediment fluxes in estuarine waters

A two-dimensional finite difference numerical model, capable of predicting depth-averaged tidal flow fields in coastal and estuarine waters, has been extended to include tide-induced non-cohesive sediment transport processes. The partial differential equations governing the conservation of mass, momentum and suspended sediment in an incompressible turbulent flow are included in a depth-integrated form in the model. For the representation of the processes of erosion and deposition of sediment from the bed an empirically based source-sink term was refined, based on the results of three mobile bed flume studies. The model has been tested by simulating tidal flows and suspended sediment fluxes in two estuaries, with particular application to the Humber estuary in the U.K. The model was calibrated and found to produce an encouraging degree of agreement between the numerical predictions and corresponding field measurements for this estuary. Furthermore, the predicted gross deposition and erosion features of the estuary were found to be in close agreement with interpretations from Eulerian tidal residual predictions.     

海岸悬沙运移数学模型

根据适合大范围缓变地形情况下,不恒定、非均匀流场中随机波折绕射联合数值模式及波浪作用下的二维浅水环流方程和悬沙扩散方程,建立了波浪、潮流共同作用下二维悬沙数学模型,并将该模型应用于渤海湾北部海域,进行了波、流共同作用下航道疏浚弃土的悬沙扩散、运移及海床演变的数值模拟,为工程单位决策提供科学依据     

夏季黄河入海泥沙的数值模拟研究

掌握黄河入海泥沙输运、沉积的规律可以为渤海沿岸经济发展的规划及环境保护管理提供理论参考。本文基于FVCOM(Finite-Volume Community Ocean Model)建立了三维水动力、泥沙耦合数值模式,利用实测水位、海流和悬沙资料,对模式进行了检验,模拟结果与观测符合较好。利用该模式研究了2007年夏季丰水丰沙期黄河入海泥沙的输运过程,并对渤海悬沙空间分布特征进行数值模拟。模式较好地再现了夏季黄河口入海泥沙的空间分布特征及底部冲淤状况。结合黄河口附近的潮流和余流特征,对悬沙分布特征和底部冲淤结果进行了分析,结果表明:黄河入海泥沙随余流向南和东南方向输运到莱州湾,在莱州湾中部向外海扩散,很可能沿东北方向进入渤海中部。在这个输运过程中,莱州湾表现为入海泥沙向外海扩散的通道。     

河口海岸三维双σ坐标斜压水流数值模型研究

在海底地形陡变、垂向密度分层明显的水域,三维σ坐标模式中会出现一种"伪"水平斜压梯度力,并会引起"伪"密度流,以至于影响模拟的精度。垂向上引入双σ坐标变换,建立河口海岸水域三维斜压水流数值模型。数值试验结果表明,在海底地形陡变水域,双σ坐标模式可以减小水平斜压梯度力处理引起的误差。     

Quantitative application study on remote sensing of suspended sediment

Quantitative application on remote sensing of suspended sediment is an important aspect of the engineering application of remote sensing study.In this paper,the Xiamen Bay is chosen as the study area.Eleven different phases of the remote sensing data are selected to establish a quantitative remote sensing model to map suspended sediment by using remote sensing images and the quasi-synchronous measured sediment data.Based on empirical statistics developed are the conversion models between instantaneous suspended sediment concentration and tidally-averaged suspended sediment concentration as well as the conversion models between surface layer suspended sediment concentration and the depth-averaged suspended sediment concentration.On this basis,the quantitative application integrated model on remote sensing of suspended sediment is developed.By using this model as well as multi-temporal remote sensing images,multi-year averaged suspended sediment concentration of the Xiamen Bay are predicted.The comparison between model prediction and observed data shows that the multi-year averaged suspended sediment concentration of studied sites as well as the concentration difference of neighboring sites can be well predicted by the remote sensing model with an error rate of 21.61% or less,which can satisfy the engineering requirements of channel deposition calculation.     

乐清湾悬沙的浓度分布与运移

本文根据冬、夏、秋3季29站次的周日水文泥沙观测资料,通过对悬沙浓度和单宽输沙特征值的计算,讨论了该湾悬沙浓度的分布规律以及单宽输沙与悬沙运移的特点。     

庙岛海峡周边海域表层沉积物再悬浮及悬浮泥沙输运机制

根据实测水文泥沙资料,利用悬浮泥沙沉降公式、泥沙起动流速公式、再悬浮通量与沉降通量公式以及通量机制分解方法,分析了庙岛海峡周边海域的悬浮泥沙时空分布和变化特征,计算了再悬浮通量、沉降通量、单宽悬浮泥沙输运量,探讨了表层沉积物再悬浮和悬浮泥沙运移特征及动力机制。结果表明,悬浮泥沙浓度周期变化与潮流流速周期变化具有较好的相关性,底层悬沙浓度变化对高流速的响应比较明显,表层悬沙浓度变化对低流速响应比较明显;悬浮泥沙单颗粒沉降现象不明显,除庙岛海峡外其他海域较适合悬浮泥沙絮凝沉降,并以中、底层絮凝沉降为主,且表现出自表层至底层絮凝沉降作用逐渐加强趋势;表层沉积物再悬浮对近岸浅水区、庙岛群岛周边海域水体悬浮泥沙浓度的影响显著于其他海域;悬浮泥沙输运整体以平流输运为主,垂向净环流为辅,庙岛海峡南侧向黄海输沙、北侧向渤海输沙,二者同时进行,悬浮泥沙净输运主要由水道向两侧浅滩。