瓯江口水流挟沙力公式探讨

采用瓯江口实测泥沙资料,对多个典型挟沙力公式进行了系统比较;对瓯江口同步的平均流速和平均含沙量进行分析,探讨适合该河口的挟沙力关系,并引入泥沙因子,考虑泥沙粒径对水流挟沙力的影响。结果认为:各挟沙力公式的计算结果过程曲线趋势一致,只是存在量级上的差别;结合实测泥沙资料进行分析,采用河口、海岸适用性较好的水流挟沙力公式,考虑泥沙粒径对挟沙力的影响,引入泥沙因子分析拟合瓯江口水流挟沙力公式。旨在揭示不同挟沙力公式之间的联系,以及河口海域水流挟沙力拟合过程,为进一步探讨河口海岸含沙量分布和悬浮泥沙输运提供思路。     

潮汐河口水流挟沙力研究

本文将潮汐河口与无潮稳定流相比较,分析了潮汐河口区水流、泥沙运动的特点,并根据水流泥沙运动的基本理论和能量守恒原理,对潮汐水流挟沙规律进行了探讨,初步建立了比较适合于潮汐河口区的挟沙力公式的一般形式:。式中K和m分别为与水流边界条件有关的系、指数。通过与国内外有关潮流挟沙力公式比较,表明所建立的公式结构较为合理。经珠江口实测资料的验证,表明本公式能够较好地反映潮汐河口的水流挟沙规律。     

河口海岸二维悬沙数学模型挟沙力公式修正及应用

在河口海岸二维悬沙数学模型中,半潮或全潮平均的潮流挟沙能力并不能完全反映其逐时的实际情况,为此进行了分析研究。研究结果表明:1)应用半潮或全潮平均的潮流挟沙力公式进行悬沙数值模拟时,应引入一个修正系数;2)该修正系数与公式中的指数成反比,与相对水深成正比,且与相位角也存在一定联系;3)该修正系数理论正确、实用方便、验证成果良好,实例计算表明能够较好地复演天然悬沙场分布。     

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.     

近岸海域水沙界面通量与水流挟沙力研究

近岸海域的波浪、潮流及海流等动力因素具有周期性和时间、空间尺度差异大的特点,在综合考虑各动力因子的联合作用时具有较大的难度。本文根据平动动能叠加原理给出了一种近岸动力因子的表达形式,并提出了海洋波动有效速度的概念,结合水沙界面处泥沙通量的切应力与挟沙力关系,得到了水流挟沙力的新的计算公式。指出了水流挟沙力与水流临界速度有关,并且该水流临界速度随水深的增大及相对糙率的减小而增大。采用近岸实测数据和模拟结果,对本文的近岸水流挟沙力公式进行了验证,结果表明该公式的计算值与实测值吻合较好,可以适用于近岸海域。     

长江河口南、北港河道挟沙能力研究

近年来,随着长江流域来沙量的减少,河口水沙动力条件以及河床地形必将发生一定程度的变化。通过对长江口南﹑北港河道连续9d小潮至大潮水沙定点观测发潮流速增强,大潮期含沙量较高,表明泥沙再悬浮明显。通过实测数据分别给出大、中小潮南、北港河道挟沙力经验公式,显示出潮流与含沙量具有良好的相关性,同时显示出潮流流速与挟沙能力的方次变化有良好的对应性。     

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。     

潮汐对河口沉积的影响

分析了半月潮周期及潮波变形对河口沉积的影响，结果表明，潮汐在维持河口过程中，稳定和平衡起重要作用。     

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     

长江河口水流输运时间研究

利用水龄理论的新方法,借助环境水动力学模型定量讨论了多年平均径流条件下长江河口径流和潮汐作用对河口水流输运时间的影响。研究给出了长江河口水流输运时间的时空格局:多年平均流量条件下,水流从徐六泾输出至河口(122.5°E)大约需要24d,南、北槽分流口以上河段水流输运时间主要由径流控制,水流输运时间为8d,向下至拦门沙滩顶水域由径流和潮汐共同控制,水龄为16d,说明最大浑浊带区域的水流输运速度较上下游为慢,从一个侧面阐述了最大浑浊带区域水动力的特征;长江河口水流输运时间存在明显的层化现象,表底层相差最大值可达6d。数值模拟试验结果表明长江河口的潮汐作用是影响河口水流输运时间的关键要素,河口巨大的进潮量增强河口水流交换能力并减小水流输运时间,从而显著影响随水体运动的物质输运格局。水流输运时间研究,不仅可以成功应用于河口水动力环境的量化研究,而且可以为泥沙输运及污染物输运等环境变化研究提供动力的基础。     

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。     

一种变截面河口中的潮汐响应

河口中的潮汐现象吸引着许多研究者的注意。Taylor(1921)曾经应用了无摩擦线性一维流体动力学基本方程来研究楔形的Bristol Channel中的潮汐运动，得到了驻波形式的解。     

潮汐河口断面悬沙通量组分模式及其在长江口的应用

断面泥沙通量估算的误差主要来源于计算方法、测点布局等,通量模式应该建立在通量估算统计误差最小的原则基础之上.在断面网格设计中采用统计误差最小的等面积单元网格,在泥沙通量估算中采用泥沙组分浓度,在流速变量插值上垂向采用对数函数插值,横向采用第一边界三次方样条函数插值.这样建立的潮汐河口悬沙断面通量组分模式较以往的任何模式更完善,断面通量估算的误差最小.将该模式应用于长江河口南港断面悬沙通量估算及其输移机制分析,断面泥沙通量表现为大潮期大进大出、大出大于大进;小潮期小进小出、小出大于小进;主要输移机制是拉格朗日输移和潮泵.     

基于FVCOM模型的珠江河口及其邻近海域的潮汐模拟

基于FVCOM模型,将珠江河网、河口和口外海区作为整体,建立完全三维数值模式,对珠江河口及其邻近海域的潮汐进行数值模拟.采用23个潮位站的潮汐表水位资料对模式进行验证,结果表明模式能比较准确地重现珠江河口的潮汐变化过程.通过对计算结果进行潮汐调和分析,给出了珠江河口区域及近岸海域8个主要分潮的同潮图,讨论了潮波的传播特征.珠江河口潮汐属于混合潮类型,潮型系数介于0.8—1.5.浅水分潮成分很小,最大振幅不超过5cm.对珠江河口的潮差进行统计,给出了珠江河口大潮和小潮期间的潮差大小及分布,大潮时潮差介于2.2—3.1m,小潮时减小到0.6—1.1m.     

长江河口与瓯江河口最大浑浊带的比较研究

长江河口与瓯江河口均发育了庞大的最大浑浊带（TM），但这两条河口的河流性质、几何形态、径潮流动力条件、盐淡水混合类型和泥沙来源等差异极为明显，长江口与瓯江口TM的变化特点是：前者洪盛枯衰，后者枯盛洪衰；所在部位，前者在口门附近，后者在口门之内，研究结果表明，除了径潮流动力平均带和丰富的泥沙来源是发育长江口、瓯江河口TM的两个基本条件外，河口环流和潮汐不对称分别在长江、瓯江河口的TM形成、发育、维持过程中起了第二位作用。     

潮汐河口桥墩群对波浪传播影响的数值研究

为研究河口桥墩群的消波作用,以李村河口段胶州湾快速路桥墩群为例,建立了基于波作用守恒方程的二维波浪模型,精细模拟了100年一遇高潮耦合100年一遇波高情况下,波浪通过河口桥墩群后波浪变化及波高分布,并利用物理模型试验结果对其进行了验证,二者吻合较好。数值模拟结果显示:桥墩群对河口波浪具有明显的消减作用,其透射系数随桥墩挤压面积比的增大呈线性减小趋势。     

珠江磨刀门河口潮汐动力变化对人类活动的响应

磨刀门河口是珠江流域西江的主干入海口, 20世纪80年代以来受到网河区无序采砂和磨刀门整治工程的双重影响, 潮汐动力必然发生相应的调整。本文基于多年的水文资料, 结合统计分析、调和分析和数值模拟的方法, 对近五十年以来磨刀门河口的潮汐动力变化过程及其对人类活动的响应进行研究。结果表明, 20世纪80年代以前, 磨刀门河口总体上呈现出高、低潮位缓慢上升、潮差逐渐减小的趋势, 潮汐动力变化呈现出径流优势型入海口门水道向海延展的自然演变趋势; 20世纪80年代以来, 网河区无序采砂使水位下降、诱使潮汐动力增强, 磨刀门整治工程使水位上升、潮汐动力减弱, 由于河口不同段受到人类活动以及外海潮汐多年变化和海平面上升的干扰程度不同, 其潮汐动力变化呈现出不同特征。近口段受网河区无序采砂影响较大, 水位下降, 潮汐动力增强; 河口段受两种人类活动的双重影响, 水位上升, 在整治工程期间(1983—1993)潮汐动力减弱, 在整治工程后(1993—2003)受网河区无序采砂的影响潮汐动力增强; 口外海滨段受外海潮汐多年变化和全球海平面上升以及整治工程的共同作用, 水位上升, 潮汐动力减弱     

潮汐河口坝田长宽比对泥沙淤积特征影响试验研究

在航道治理工程中,往往通过丁坝群来实现其稳定航槽等目的,而坝田作为缓流区,其与主槽的水沙交换主要取决于横向的紊动交换。基于长江口北槽丁坝群实测资料分析和物理模型水槽试验研究发现不同长宽比坝田内的流态、淤积形态、坝田与相邻河段水沙交换的机理均不同,在长江口北槽丁坝群坝田建成后的淤积初期阶段,长宽比为0.30～0.40的坝田内的平均淤积强度最大。水槽试验研究表明,长宽比为0.50的坝田内淤积的主要部位即为主环流所在位置(坝田外侧),而在副环流位置,则出现微淤或冲刷的趋势;而长宽比为0.33的坝田内的淤积分布相对比较均匀。长宽比为0.33的坝田内淤积速率明显大于长宽比为0.50的坝田,长宽比为0.33的坝田达到冲淤平衡的时间较长。坝田淤积强度与随坝田回流强度、坝田与主槽水沙交换系数的增加而增加。     

防潮闸启闭影响下的河口水流泥沙运动状态研究

为研究防潮闸启闭与跨水工程建设对河口地区水流泥沙运动状态的影响,以河口近闸跨水工程为背景,建立了以Godunov格式有限体积法为基础的二维浅水流动数学模型和基于固液二相流理论的二维水流泥沙数学模型,并以实测资料进行必要验证,结果较为吻合。在此基础上,建立了永定新河河口区域二维水沙数值模型,将该模型应用于滨海新区Z4线一期跨河工程段的水沙分析,并对工程建设后永定新河河口水流泥沙运动的变化趋势进行预报。结果表明永定新河河口二维全沙模型较为可靠,可为河口近闸跨水工程的相关分析提供研究思路和方法。     

潮汐河口支流建闸闸下淤积研究

潮汐河口建闸的关键问题是闸下淤积。在潮汐河口支流口门上建闸,其闸下淤积面貌主要取决于干流主槽的位置,这与在潮汐河口干流上建闸的闸下淤积问题有着本质上的差异。以钱塘江河口支流曹娥江口门建闸为例,应用河床演变分析、动床实体模型和现场冲淤试验预测了曹娥江大闸闸下淤积面貌和淤积速率,为曹娥江大闸的建设提供了科学依据。