江苏近海潮流湍流切应力研究

潮流的流速分布和湍流切应力的分布密切相关。为了研究潮流湍流切应力的特征和变化规律,本文从潮流运动方程推导出随潮流呈周期性变化的湍流切应力随深度的分布表达式。从江苏近海现场实测流速剖面中计算得到一个潮周期内的湍流切应力的变化过程。通过将实测值与本文理论解的比较发现,计算值能很好地反映出实测值的变化特征,尤其是能正确地反映潮流在加速和减速过程中,湍流切应力偏离线性分布呈现上凹和下凹的现象,以及只有在加减速转换的时候切应力才呈现线性分布的特点。最后,通过分析湍流切应力振幅及相位沿水深的变化情况,认为反映潮流周期、涡粘性和水深之间关系的参数Ri是决定湍流切应力弯曲程度及分布形态的重要参数。对于近海潮流,水深是影响湍流切应力偏离线性程度的主要因素。     

江苏西洋海域潮流流速剖面参数的相位分析

正确地了解潮流流速、水深、粗糙长度,摩阻流速等随时间变化过程的相位关系,对研究浅海潮流的特性有重要的作用.在总结了潮流摩阻流速确定方法的基础上,对江苏西洋海域的实测资料进行了流速剖面参数计算和相位分析,得出结论:①浅海潮流的摩阻流速达到最大值时间要早于平均流速,并从理论上得到验证;②受海底潮流紊动切应力的影响,从表层到底层的流速沿水深随时间变化,底层的最大流速到达时间比上层及表层的要稍微提前;③在一个潮周期中,达到最大值的时间是先摩阻流速和粗糙长度,然后是流速,最后是水深.     

波流共存场中全水深水流流速分布

在波流共存场中，沿水深可分为波浪边界层，对数层和外层，不同流层内的流速分布规律不同。泥沙运动主要发生在波浪边界层和对数层内，而波要素的变化则直接受外层的流速分布规律影响。在以往的研究中，内，外层的流速分布规律都是分别求解的，并没有提出可适用于全水深的流速分布模式。本文直接从Ｎ－Ｓ方程出发，引入相应的紊流模式，封闭波流共存场的流动分布模式，本文直接从Ｎ－Ｓ方程出发，引入相应的紊流模式，封闭波流共存场     

基于FVCOM的辽东湾潮汐潮流数值模拟

本文基于有限体积海洋数值模式FVCOM,对辽东湾潮汐潮流进行数值模拟,得到了辽东湾的最大可能流速分布以及M2、S2、K1、O1分潮的潮流椭圆分布和潮致余流分布等,计算结果与实测资料符合较好。结果显示,辽东湾潮汐类型为不规则半日潮,潮流类型为规则半日潮流;最大可能流速的分布受水深和岸线等因素的影响,辽河口东侧最大可能流速达140cm/s;辽东湾顶部余流速度较大,在盖州滩以东水道M2分潮潮致余流最大流速达9cm/s,在盖州滩东南侧存在1个逆时针的余流涡,是控制辽河口径流携沙分布的重要动力要素。     

辽东湾顶部海区潮流与悬沙分布规律研究

本文基于大量现场实测海流和悬沙资料,以及潮流场数值模拟结果,定量地揭示出辽东湾顶部海区涨、落潮流平均流速和悬沙的分布规律.研究成果表明,本海区的海流以潮流占主导地位,其主流向呈NE-SW向往复性流动,与悬沙输沙方向大体一致.东部潮流强于西部,涨潮平均流速普遍大于落潮,随着水深变浅,平均流速由近岸向浅海递增,呈幂函数分布规律.而悬沙分布浓度高值区均位于河口近岸段,向浅海递降,其分布规律呈指数函数关系.悬沙量分布为双台子河口之西高于东部,涨潮悬沙量普遍大于落潮,底层明显大于表层,大潮(涨、落)平均流速和平均含沙量等值线分布趋势基本相一致,但两者之间呈负相关线性关系.     

波浪作用下含沙浓度沿水深的分布规律

本文主要是探索二元推进余波作用下,含沙浓度沿水深的分布规律问题。 通过试验研究导出,在平衡挟沙条件下,含沙浓度沿水深的分布公式。并由此解释了在实际中可能出现的三种分布情况:(1)表层     

广利河口航道整治研究

广利河口拦门沙航道水深较浅,用双导堤结合航道疏浚进行整治。通过潮流定床模型试验对航道走向、导堤间距、高程、水流流态和堤头布置等进行了方案优化,同时采用局部动床定性试验进行了验证。推荐方案沿程流速、流态分布合理,基本能维持航道水深并满足设计船型的航行条件,可供类似河口治理参考。     

钱塘江涌潮流速研究

涌潮流速是涌潮的重要特征,一直深受涌潮研究者的关注。21世纪以来,随着声学剖面流速仪的使用,涌潮流速观测有了突破性的进展。本文收集了2003年以来9次钱塘江涌潮流速观测资料,结合理论分析和数值模型计算成果,分析了影响涌潮流速的因素、涌潮流速时空分布规律。结果表明:影响涌潮流速的微观因素主要有涌潮高度和陡度、潮前流速和潮前水深、风速风向等;在涌潮河段,最大流速即为最大涌潮流速,与当地潮差呈良好的正相关关系;在弯道段,涌潮流速在弯道凸岸大于凹岸;涌潮到达后流速从落潮迅速转化为涨潮,没有明显的憇流现象,且涨潮流速过程存在多峰现象;涌潮垂向流速基本上比纵向流速小1个量级,在涌潮时段垂向流速相对较大。     

泉州湾潮流场的数值模拟研究

本文建立了水深平均的二维潮流数学模型,并利用该模型对泉州湾潮流运动进行了数值模拟研究,模拟的潮位过程、流速与流向均与实测值吻合良好。模拟结果演示了湾口至湾顶潮差逐渐增大、潮位滞后、涨落潮历时变化的特性以及湾内的流速、流态分布特征,表明了湾内潮流为正规半日潮,主航道内流速大于周边地区,潮流较强区域位于鞋沙南北潮沟,南槽流速大于北槽,口门内潮流具有明显的往复流特性,口门外潮流具有一定的旋转流性质。     

频率低于惯性频率的潮流之垂直结构

Sverdrup在研究西伯利亚大陆架潮汐时,得到了有关半日潮流垂直结构的重要结论:最大流速随着深度的增加而减小;最大流速方向随深度增加而右偏;最大流速发生时刻则随深度增加而提前。长时间以来,这些结论被人们用以描述海洋中潮流垂直分布的特征。后来,有不少研究者进一步做了研究,得出了一些不同的结果。例如,陈宗镛的计算表明:在渤海中20多米水深     

文登近岸海域表层沉积物分布特征及影响因素

根据2013年文登近岸海域130个表层沉积物样品资料,分析了研究区表层沉积物分布特征,结合表层沉积物起动流速、波浪破碎水深和潮流数值模拟等资料,初步探讨了表层沉积物分布格局的影响因素。结果表明,研究区表层沉积物主要包括砂、粉砂、黏土质粉砂等8种类型,由岸向海粒径变细、分选变差。母猪河、昌阳河主要影响研究区东部沉积物的分布,黄垒河主要影响研究区西部沉积物的分布,河流的存在控制着研究区沉积物分布的基本格局。"波浪掀沙,潮流输沙"控制了表层沉积物的分异,形成了研究区中部颗粒较粗,东西两侧颗粒较细的沉积物分布规律。     

近期盖州滩地貌演化

盖州滩是典型的潮流浅滩,其发育受双台子河的制约。1958年双台子河建闸后,入海径流量逐年减小,洪水期的冲刷作用减弱,潮流作用趋于占主导地位。潮流将大辽河、大凌河、小凌河等河流入海泥沙向双台子河口区搬运,由于涨潮流速大于落潮流速,盖州滩不断淤积。1999年双台子河截流,纳潮量进一步减小和无洪水期的冲刷作用,随潮流进入双台子河口区的泥沙大部分沉积下来,淤积具有加快的趋势,海洋动力塑造了今日盖州滩。     

连云港近岸海域潮流垂直结构及其季节变化

根据连云港近岸海域夏冬季多站同步连续实测潮流资料,分析了不同季节、不同潮周期潮流垂向分布特征,并对实测潮流资料进行了准调和分析,进一步计算潮流椭圆要素,据此分析了潮流性质、潮流椭圆旋转率、最大流速流向及到达时间的垂向分布.结果表明,连云港近岸海域实测各层潮流在垂向上和季节上具有一定的差异,通常表层潮流最强,底层潮流较弱,夏季表底层大小差异比冬季明显.潮流性质属正规半日潮流,表征潮流性质的日潮流与半日潮流比值随水深的增加而变化,夏季表底层变化比冬季大.最大流速大小随深度增加而递减,夏季比冬季变化显著.最大流速方向随深度变化呈逆时针方向旋转.底层最大流速到达时间比上层早,日潮流比半日潮流变化大.     

九龙江河口区三维盐度数值计算及分析

本文利用ECOMSED模式建立了一个九龙江河口区水动力及盐度的三维数值模型.利用ECOMSED中的物质输运模块,模拟了九龙江河口区的盐度随着潮流运动的变化过程;模型采用河口区丰水期实测水文资料进行验证,计算和分析了河口区水平以及垂直断面的盐度分布情况,分析表明,河口区的盐度分布受潮流运动及九龙江淡水共同作用,有明显的潮周期特征,落潮时在河口区表层以九龙江淡水为主,外海高盐水占据底层区域;而在涨潮时垂向混合较强,表底分层不明显.     

浙江近海潮流和余流的特征

依据近年来浙江海岸带和海岛调查的实测海流数据,研究了浙江近海的潮流、余流特征和分布规律。由实测数据得到调和分析的一些参数,并根据这些参数分析了浙江近海的潮流性质、潮流运动形式、最大可能流速、M2分潮潮流椭圆、潮流的垂直分布及冬、夏季的余流分布,从而对浙江近海整个区域的潮流、余流特性有了一个较为全面的认识。     

獐岛和大鹿岛近岸海域悬沙浓度分布与输运特征

为了解獐岛和大鹿岛近岸海域悬沙浓度的分布特征及其与潮流动力的关系,促进海岛生态环境保护和资源开发利用,文章通过样品采集和分析计算,研究相关海域悬沙浓度的平面和垂直分布特征、潮流场分布特征、悬沙浓度与潮流的动力关系以及全潮单宽输沙量。研究结果表明:大、小潮期的悬沙浓度均存在较明显的水平梯度,同一层水体大潮期的悬沙浓度大于小潮期;悬沙浓度呈近岸较高、向海逐渐降低的分布状态;悬沙浓度与海水涨落变化的关系非常密切,具有明显的周期性,垂直分布从表层到底层逐渐变大,垂直梯度近岸海域较大、远岸海域较小;涨潮流的流速明显大于落潮流,潮流运动形式按逆时针方向旋转,主流向大致呈NNE-SSW走向;远岸站位各层潮流流速的平均值略大于近岸站位,同一站位的潮流流速随水深的增加而有所降低;潮流变化使悬沙浓度出现周期性变化,悬沙浓度峰值出现在流速峰值后,且在落潮期更大;全潮单宽输沙量在大潮期和小潮期分别为151.7～1 017.9kg/d和146.3～931.9kg/d,净输沙方向均为西南向,即落潮方向。     

FVCOM模型关键参数的处理及其在涌潮模拟中的应用

通过改进海床阻力系数和设置合适的垂向紊动背景系数,应用FVCOM模型成功再现了钱塘江河口强涌潮的演进过程。海床阻力系数采用Manning公式形式,取值随水深、地形在0.000 2~0.002 9之间变化;垂向紊动背景系数取1×10^-4 m²/s。模拟结果较好地复演了涌潮到达时刻、涌潮高度及涌潮抬升过程、涌潮水平流速以及其沿垂向分布规律,表明阻力系数及垂向紊动背景系数等关键参数的改进和处理是合理的,可应用于涌潮三维潮流运动特征模拟。     

辽东浅滩潮流运动特征与沉积物输运

渤海东部的辽东浅滩是由一系列大致平行的线性沙脊和沙脊间沟槽共同组成的现代潮流地貌。根据辽东浅滩海域表层沉积物、脊-槽海流与悬浮泥沙同步观测和水深地形测量等资料,研究了沙脊和沟槽表层沉积物分布、海流及悬浮泥沙分布特征,分析了沉积物输运趋势,探讨了沙脊-沟槽地貌分布对潮流的响应。结果表明:辽东浅滩沙脊脊部表层沉积物为砂,沟槽表层沉积物为砂质粉砂和粉砂质砂,具有脊部粗、沟槽细的分布特征。受脊槽地形的控制,沙脊区潮流流速由表层至底层逐渐减小,沙脊脊部表层流速小于沟槽表层流速,而近底层则相反,沙脊脊部底层流速大于沟槽底层流速,其变化的临界深度约0.7 H(H为水深值)。沙脊区沉积物运移方向为NNE向,在一个潮周期内,沙脊脊部表层沉积物约有8.5~10.5h可以被起动,而沟槽内沉积物只在高低潮流速较大的1h期间可以被起动。在长期的往复潮流作用下,沙脊脊部遭受侵蚀,沟槽淤积,沙脊逐渐退化,脊-槽高差减少,脊-槽地形趋于夷平,但沙脊退化的过程是缓慢的,目前的脊-槽地貌格局仍具有一定的稳定性。     

琼州海峡潮流分布特征：数值模拟结果表明

使用具有自由表面的三维斜压陆架环流模式模拟了琼州海峡整体潮流分布,结果指出：琼州海峡的潮流以往复流为主,流向与等深线走向基本平行,大潮涨急最大流速达２．２ｍ．ｓ＾－１以上,大潮退急最大流速超过２．６ｍ．ｓ＾－１;大潮潮流以全日潮流为主,１ｄ转流２次,转流首先从南、北两岸近岸水深较浅的水域开始,然后向中央深槽推进,转流历时约为１ｈ;小潮潮流为半日潮潮流,１ｄ转流４次,转流也是首先从南、北两岸近岸水深     

波流共同作用下珊瑚礁冠层附近平均流分布及阻力特性试验

本文通过物理模型试验研究了波流共同作用下珊瑚礁冠层附近平均流的分布特征以及阻力特性,分析了典型波浪工况下无潮流、正向潮流和反向潮流分别作用下平均流速、摩阻流速、阻力系数的沿礁变化规律。结果表明：无潮流时礁前斜坡及外礁坪上存在海底回流且在礁缘附近回流最强,在礁坪上冠层附近平均流表现为向岸流,且该流沿礁向海岸方向持续增大。相较于无潮流时,正向潮流作用下冠层内外均为向岸流,在礁坪上冠层内外的向岸流显著增大;反向潮流作用下冠层内外均为离岸流且在礁缘处达到最大,该离岸流在礁坪上逐渐减小然后趋于稳定。无潮流时礁坪上摩阻流速呈小幅波动;相较于无潮流时,正向潮流、反向潮流影响下礁坪上摩阻流速显著增大,其中正向潮流影响下增幅更大;无潮流时礁坪上水力粗糙度沿礁减小,正向潮流和反向潮流影响下水力粗糙度普遍有幅度不等的增加。三种工况下礁坪上的阻力系数均沿礁整体呈下降趋势,相较于无潮流时,正向潮流和反向潮流影响下礁坪上的阻力系数显著增大,且正向潮流作用时增幅更大。