闽江河口洪季悬浮泥沙特征及输运过程

根据2007年闽江河口两个站位洪季大潮的同步观测资料,分析了闽江河口潮周期内悬浮泥沙的分布特征、底质再悬浮特征以及悬浮泥沙的输运过程和机制.研究表明:闽江河口悬浮泥沙粒级组成上以粉砂为主,分选较差,粒级偏向粗颗粒一侧,单峰分布;梅花水道悬浮泥沙浓度波动较大,再悬浮作用明显;第一个潮周期内涨潮流在输运过程中的作用更为明显,平均流、斯托克斯漂移效应、潮汐捕集作用和垂向潮振荡引起的剪切扩散是引起闽江河口悬浮泥沙输运的重要因素.     

黑泥湾近岸悬沙分布与扩散变化监测

利用2004年冬季对黑泥湾近岸海域悬浮体调查资料及2个时相的遥感影像,探讨了该海域悬浮体的分布和扩散特征,分析了影响悬浮体分布的主要因素和悬浮体的主要物质来源.结果表明,影响本海域悬沙质量浓度及其分布的主要因素是风浪掀沙和潮流.夏季,近岸悬沙质量浓度高,向海逐渐减少;冬季,悬沙质量浓度近岸低,向海逐渐增大.由于本海域没有大的河流泥沙汇入,悬沙的主要物质来源是沿岸侵蚀、冲沟排沙和海底泥沙再悬浮.     

长江口悬沙颗粒的现场测量

我们利用自．行研制的“光学悬浮沙粒径谱仪”对长江口悬沙颗粒进行了现场测量,同时作了现场采样,经华东师范大学河口海岸国家重点实验室分析,分析结果与仪器现场测量结果进行了对比,结果表明,两种方法得到的平均粒径和悬沙浓度基本一致。     

钦州湾悬浮泥沙特征北大核心CSCD

钦州湾由于湾内外特殊的海洋动力、泥沙来源和地形地貌条件,导致海湾悬浮泥沙特性存在较大差异。通过2007年和2010年钦州湾13个站位的实测悬浮泥沙含沙量数据,总结了钦州湾的泥沙来源,分析了钦州湾悬浮泥沙的空间分布特征、运移趋势和输沙能力。研究结果表明,钦州湾泥沙主要来自河流输沙、海向来沙及岸滩侵蚀;水体含沙量最大值空间分布整体表现出"外湾>内湾>湾颈"的特点,平均值由内湾到外湾逐渐减小;水体垂向平均含沙量最大值出现层位不同,内湾表底层平均含沙量趋于一致,但中层略大,而外湾由表层至底层存在渐进变化;潮流强度、地形特征及泥沙来源是影响悬浮泥沙空间分布的主要因素;悬浮泥沙输运主要受潮流控制,输沙强度呈"湾颈>外湾>内湾"特点,总体输沙趋势由湾顶向湾外、沿落潮流由北向南输运。     

三沙永乐龙洞悬浮体垂直分布特征及其影响因素

为研究中国唯一已知、全球最深海洋蓝洞的形成、发育和演化机制,应用LISST-100X现场激光粒度仪、CTD温盐仪等搭载工作级水下机器人,于2017年5月在三沙永乐龙洞进行了悬浮体、温盐剖面测量,获得了全洞深的悬浮体体积浓度、温盐和溶解氧等数据,并进行了悬浮体垂向分布特征研究。研究结果表明,洞内90 m以下水体为无氧环境,悬浮体浓度呈现5个变化旋回,温度、盐度均存在3个跃层,并且它们之间有着较好的对应关系。龙洞内水体表层悬浮体总浓度约为20 μL/L,悬浮体平均浓度值为5.93 μL/L。悬浮体旋回层Ⅰ位于5 m以浅水层;旋回层Ⅱ位于10～43 m之间,与第一个温盐跃层(深度10～20 m)部分对应;旋回层Ⅲ位于70～110 m之间,与第二个温盐跃层(深度70～110 m)完全对应;旋回层Ⅳ位于130～150 m之间,与第三个温盐跃层(深度130～150 m)完全对应;旋回层Ⅴ位于260 m以深至洞底300 m。龙洞表层悬浮体浓度较高,主要是受到洞外周边珊瑚礁松散沉积物输入的影响。洞内悬浮体垂直分布特征主要受到水动力、洞体形态、温盐跃层、溶解氧含量以及浮游生物等的控制和影响。     

悬浮沙激光散斑图像处理的研究

本文以统计模式识别为基础，阐述了图像处理在悬浮沙粒粒径流量中的实际应用，提出了用图像层析来确定放大系数的方法，提出了测量的准确度。     

声光悬浮沙粒径谱测量仪

本文介绍了声光悬浮沙粒径谱测量仪的工作原理和海洋现场实验结果。     

基于遥感反演的莱州湾悬沙分布及其沉积动力分析

选用1986-2004年不同时期的LandsatTM/ETM+影像,利用2004年黄河口附近实测数据推导的表层悬浮泥沙浓度反演模型,结合水文气象资料、多年水深数据和极端天气数模结果,研究了莱州湾西南近岸海域表层悬浮泥沙分布特征,结果表明,受黄河丰枯水期的影响,莱州湾西南部海域悬浮泥沙高浓度区主要分布于黄河口附近海域和西南沿岸,其枯水期的覆盖范围一般大于丰水期的。受潮流高流速场控制,黄河口外悬沙浓度高值区与海底泥沙堆积区对应较好,泥沙主要来源于陆源输沙和泥沙再悬浮;在西南近岸浅海区悬沙浓度高值区主要形成于泥沙的再悬浮,在近岸出现轻微冲刷。风等其他海洋动力因素,一般情况下对悬浮泥沙扩散的程度和范围具有一定的影响作用,但悬沙受潮流场影响而形成的总体扩散趋势未发生改变;极端条件下,风暴潮流使莱州湾西南部近岸浅海区的悬浮泥沙浓度显著增加。     

随机波浪作用下底层水沙运动的试验研究

通过一系列室内水槽试验,对规则波与不规则波浪荷载作用下的粉土质海床内的孔隙水压力、底层悬沙浓度以及底层水体流速的变化进行了比较分析。结果表明:波浪荷载的能量分布对床土的响应强度有着重要影响,尤其低频(大周期)部分的影响尤为强烈;随着超孔隙水压力累积,进而影响到底层悬沙浓度的变化;悬沙颗粒的结构和性质同样随着水动力的变化而变化,不同强度的水动力通过影响颗粒的絮凝特性而影响到悬沙颗粒的沉降和悬浮。另外,随机波浪所伴随的较强的非线性作用同样影响着悬浮体的絮凝与解体,这大大加剧了细颗粒沉积物的悬浮、运动的复杂性。     

疏浚土倾倒后悬浮泥沙扩散输移的数值模拟

疏浚土的处置是航道疏浚整治中需要解决的问题.疏浚土在倾倒区倾倒之后,大部分疏浚土会沉积在抛泥区附近,其余泥沙将在抛泥点的局部区域形成高浓度悬沙,在重力、波浪、潮流、风生流等因素作用下扩散输移.建立了平面二维潮流、悬沙浓度增量输移扩散的数学模型,采用有限单元法离散求解,研究了虾峙门口外航道整治工程中疏浚土倾倒后悬浮泥沙在水体中的扩散输移,以此分析抛泥后不同悬沙浓度增量的悬浮泥沙的扩散范围.虾峙门口外外海处设置了1#、2#、3#倾倒区,模型计算结果表明,各悬沙浓度增量的悬浮泥沙扩散最大面积的最小值及包络线面积的最小值均发生在3#倾倒区抛泥的工况,原因在于3#倾倒区位于外海,水深明显大于1#、2#倾倒区,其倾倒区容积最大.可见,在水动力条件相当的情况下,水深条件形成的各倾倒区容积对悬浮泥沙的扩散和输移是有影响的.倾倒区容积越大,对悬浮泥沙扩散和输移越有利.从经济因素来看,疏浚船的运输距离所发生的运费是不可忽略的,疏浚航道至1#、2#倾倒区的距离要短于至3#倾倒区的距离,把疏浚土运至1#和2#倾倒区的运行费用明显低于运至3#倾倒区的运行费.研究结果建议,选择1#和2#倾倒区为疏浚土倾倒区,并根据潮流方向灵活安排施工作业,可将1#倾倒区作为落潮时疏浚土的倾倒区,2#倾倒区作为涨潮时疏浚土的倾倒区.     

江苏大丰潮滩悬沙级配特征及其动力响应

根据2002和2003年夏季在江苏大丰潮滩的现场观测资料,详细分析了悬沙级配的时空分布特征、影响因素及其对再悬浮、沉降和流速的响应.研究结果表明,悬沙颗粒较细,以粉砂为主,悬沙级配在潮周期内的变化模式有两种类型:一是稳定型,悬沙级配的时空(垂向和平面)变化很小;二是双峰型,悬沙级配的时空变化显著,粗细峰高度不断变化.再悬浮、沉降、涨潮时输入潮滩的悬沙和底质级配是影响悬沙级配的重要因子.再悬浮使粗颗粒悬沙的含量增加,悬沙与底质级配不断接近,沉降对悬沙级配的影响与再悬浮相反.再悬浮发生时悬沙级配对流速有明显响应.在没有再悬浮和沉降影响的情况下,潮滩不同部位、不同时间的悬沙级配趋于稳定和相同,对这种状态下的悬沙级配可称为背景悬沙级配,大丰潮滩背景悬沙级配的平均粒径为7μm.     

东海不同底质类型海域春季悬浮体通量及影响因素

利用1994年4月在东海陆架不同底质类型海域即泥质和砂质区的水文和泥沙观测资料，分析和计算了两个站的悬浮体含量的分布、余流分布和悬浮体通量，以代表两个局部海域悬浮体含量分布和输送的特征。结果表明，在底质类型、生物活动、水动力环境和悬浮体物源各因素的影响下，两个海域的悬浮体通量和悬浮体含量垂直分布各有其特征，是东海悬浮体输送和垂直分布的两种典型类型。111站周围海域的悬浮体通量较大，上、中层水体（0－40m)中的悬浮体向东南方向输送，下层和底层的悬浮体向东北方向输送，且下层和底层的通量大于中上层；砂质区的悬浮体通量相对较小，且从表层到底层均向东北方向运移。     

A wave-resolving model for nearshore suspended sediment transport

This paper presents a wave-resolving sediment transport model, which is capable of simulating sediment suspension in the field-scale surf zone. The surf zone hydrodynamics is modeled by the non-hydrostatic model NHWAVE (Ma et al., 2012). The turbulent flow and suspended sediment are simulated in a coupled manner. Three effects of suspended sediment on turbulent flow field are considered: (1) baroclinic forcing effect; (2) turbulence damping effect and (3) bottom boundary layer effect. Through the validation with the laboratory measurements of suspended sediment under nonbreaking skewed waves and surfzone breaking waves, we demonstrate that the model can reasonably predict wave-averaged sediment profiles. The model is then utilized to simulate a rip current field experiment (RCEX) and nearshore suspended sediment transport. The offshore sediment transport by rip currents is captured by the model. The effects of suspended sediment on self-suspension are also investigated. The turbulence damping and bottom boundary layer effects are significant on sediment suspension. The suspended sediment creates a stably stratified water column, damping fluid turbulence and reducing turbulent diffusivity. The suspension of sediment also produces a stably stratified bottom boundary layer. Thus, the drag coefficient and bottom shear stress are reduced, causing less sediment pickup from the bottom. The cross-shore suspended sediment flux is analyzed as well. The mean Eulerian suspended sediment flux is shoreward outside the surf zone, while it is seaward in the surf zone.     

悬对沙Mellor-Yamada海洋边界层模型计算结果的影响

为了分析海洋水体垂向水流紊动及紊动交换情况而采用了一维的海洋边界层模型(Mellor-Yamada)并利用数值实验的方法对悬沙、盐度、温度等数据进行分析。原模型未将悬沙考虑在内，本文试将它引入进去探讨由于它的存在对紊动混合特性的影响。2000年4月，Mellor将最初的模型引入了依赖于Richardson数的紊动动能耗散率。本文通过比较具有悬沙和不具有悬沙两种情况下的速度、温度和盐度垂向分布随时间的变化，分析讨论由于悬沙的存在所引发的密度层化对紊动混合作用的影响，并发现悬浮泥沙抑制了部分模拟时间的紊动混合作用。     

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。     

黄河口悬浮泥沙时空动态及其驱动机制

受径流输沙、风浪、潮汐等影响,河口近岸海域悬浮泥沙具有显著的时空变化。本文基于小时分辨率的GOCI遥感影像,利用最优遥感反演算法,结合空间分析和统计方法,深入研究黄河口及邻近海域悬沙时空动态特征及驱动机制。结果表明,径流输沙对悬沙浓度的影响以河口近岸区为主,高径流输沙对悬沙浓度分布影响可达距岸约20 km,并向孤东近岸方向扩散。大风可引起清水沟老河口区泥沙强烈再悬浮,形成高浓度悬沙区。涨落潮对小时尺度的悬沙浓度影响显著,并影响悬沙的南北扩散。大潮悬沙浓度变化和扩散范围均大于小潮,潮流流速不同是造成该差异的主要原因。水深与悬沙浓度之间存在较明显的负相关关系,根据不同驱动因素的差异,悬沙浓度随着水深的增加呈现出指数型、幂函数型、线性3种关系。     

江苏大丰海岸碱蓬滩潮沟及滩面的沉积动力特征

根据2002年7月在江苏大丰碱蓬滩潮沟观测的水文、悬沙、底质等资料,分析了潮沟的输水、输沙特征及悬沙和底质在粒径组成上的关系,结果表明,潮沟在流速、悬沙浓度、输水、悬沙输运、底质活动性等方面具有明显的涨落潮不对称.滩面归槽水占潮沟落潮输水量的33%,由此造成的悬沙输运量占潮沟落潮悬沙输运量的20%,这是导致潮沟涨落潮输水输沙不对称的主要因素.在一个潮周期中潮沟的净输水、净悬沙输运方向与滩面相反,指向落潮方向.悬沙和底质组成以粉砂和黏土为主,潮沟和滩面的悬沙粒径组成差别很小.悬沙是滩面底质的主要物质来源,两者在粒径组成上存在着必然联系,沉积物粒径与该粒级在底质中的含量与在悬沙中的含量之比具有明显的幂函数关系.     

上海洋山深水港区海域悬沙分布特征及运动规律分析

以1998年以来定点实测含沙量资料为基础,结合1996-2007年不同时刻卫星遥感影像资料对洋山港附近海域悬沙分布特征及运动规律进行分析,结果表明:洋山港海域含沙量存在着明显的季节变化;潮差越大,水体紊动越强,水体含沙量越高;洋山港水域含沙量明显高于其周围的水域,特别是在大小洋山岛链之间,呈现由北向南、由东向西逐渐增大的趋势;"峡岛效应"也是引起高含沙量一个重要原因;长江入海泥沙直接扩散对洋山港水体含沙量的影响较小,研究区域水体含沙量的大小主要取决于波况及潮流对当地浅滩的掀扬及输送.     

椒江河口洪季最大浑浊带核部的悬沙分选机制

以实测悬沙粒径、流速、含沙量资料为基础,通过悬沙不同粒级组分、中值粒径以及粒度参数的统计,分析椒江河口最大浑浊带核部悬沙粒径分布变化特性。研究表明,悬沙粒径分选主要受物质来源、潮流动力作用下底部部分物质再悬浮和絮凝沉降3个因素的影响。其中第二个因素起主导作用,大潮期比小潮期显著,第三个因素的作用主要发生在涨落憩前后低流速期,并在表层较近底层的水体明显。     

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。