长江中下游江湖关系演变趋势数值模拟

以长江中下游防洪系统为对象,概述了在大型复杂防洪系统洪水行为数值模拟基础上,成功地将长江中下游洪水演进数学模型转化为面向长江防洪系统防洪规划方案评估需求的长江中下游江湖水沙演变的数学模型.为适应防洪规划方案论证涉及江湖水沙相互制衡相互关联客观情况,建立了面向江湖水沙关系及其演变的数学模型.针对长江中下游江湖水沙运动特点,在水沙数值模拟的范围内侧重对下荆江河道冲刷、荆江三口分流分沙模式、洞庭湖泥沙淤积、江湖耦合等环节进行了讨论,提出了合理可行的数值处理方法.模拟结果较好反映了江湖水沙演变规律,主要成果已应用于长江中下游防洪规划和防汛调度方案中.     

TEMPORAL AND SPATIAL DYNAMICS OF DIFFERENT PARTICLE SIZE OF SUSPENDED SEDIMENT IN THE LIU RIVER CATCHMENTS,CHINA

1 INTRODUCTION The particle size of sediment eroded from basins can provide basic information about erosion processes (Meyer et al., 1980), which can be divided into sheet wash sediment processes on hill slopes and fluvial sediment processes in rivers. In…     

黄河中游河口镇至龙门区间不同支对河流粗泥沙贡献的分析

对黄河中游河口镇至龙门区间的产沙岩层中流我质输沙进行了耦合平衡分析，确定了该区间各种产沙岩层的产沙数量，并推算出黄土、基岩和风少对河流粗泥沙的贡献率分别为６１．２％、３４．２％和４．６％。同时，分析了该区间侵蚀产粗泥沙的分布规律。     

季风转换期印度洋经向热输运的年际变异及其机理

本文采用SODA3.4.2再分析数据和POP2海洋模式研究了季风转换期间（春季和秋季）热带印度洋经向热输运异常（Meridional Heat Transport Anomaly, MHTA）的年际变异特征。春季MHTA存在两个主要模态,即一致模态和辐合辐散模态：一致模态表现为热带印度洋上层一致的向北输运,受热带印度洋海温一致模相关的赤道反对称风场（赤道以北/南为东北风/西北风异常）调控;辐合辐散模态则呈现关于赤道对称的表层辐散次表层辐合特征,受控于赤道以南的热带西南印度洋和副热带东南印度洋海温偶极子。然而,秋季MHTA仅表现为辐合辐散模态,受到印度洋偶极子期间赤道东风和赤道外反气旋式风应力异常影响。此外,POP2敏感性试验也验证了印度洋海温模态影响下异常风场对MHTA的调控作用,即反对称的风引起一致向北的MHTA,赤道东风异常引起MHTA表层辐散、次表层辐合现象。因此,热带印度洋海气耦合模态年际变化对印度洋上层热量再分配有着重要的意义。     

水下沙丘形态演化的数值模拟实验

水下沙丘在海洋、湖泊、河流等浅水砂质沉积区广泛分布。基于过程的数值实验方法探讨了沙丘形态演化问题,试图解释在沙丘形成过程中各因素的作用及它们之间的关系。模拟中考虑了以下的变量:水深、沉积物粒度、沉积层厚度以及台风作用。模拟结果显示,沙丘的空间分布控制了空间流场的参数k₂,沙丘波高受水深、沉积物粒度以及沉积层厚度等因素的影响,沉积层厚度决定了沙丘的形态是否饱满。在台风作用中,沙丘波峰的沉积物被侵蚀,高程降低,波高渐小;台风作用后,沉积物被重新输运至波峰,沙丘高度逐渐恢复。因此,沙丘的高度取决于台风作用的时间以及2次台风作用之间的间隔。沙丘形态和尺度在台风作用前后变化较小,但沙丘演化的速度却有所提高。根据台湾浅滩和北海南部地貌系统数据的验证,模拟具有较好的效果。     

中层大气行星波在臭氧的季节和年际变化中输运作用的数值研究──Ⅰ．常定流的情况

本文构造了一个３４层球坐标原始方程波－流相互耦合谱模式，利用此模式从拉格朗日平均环流的观点研究了在常定流下行星波对臭氧的输运作用。研究结果表明，行星波对臭氧的输运有明显的季节变化，在北半球冬季，由于行星波上传到平流层而大大增强了中高纬地区向极地向下的Ｏ３输运；并且还表明，热带纬向风的ＱＢＯ不仅通过影响东、西风切变而引起热带Ｏ３分布的年际变化，而且通过影响行星波的传播引起了行星波对Ｏ３输运的年际变化，这表现为当热带纬向风处于东风位相时，中高纬地区行星波对Ｏ３的输运比西风位相时强。     

渤黄海海域悬浮体季节性分布及主要运移路径

依据国家自然科学基金委公共航次2010年和2012年4个航次在渤黄海海域获得的现场悬浮体浓度数据及CTD海洋水文观测数据,结合MODIS L1B数据第4波段反射率值,建立了悬浮体浓度(SSC)与反射率强度的反演模型,反演了渤黄海海域表层悬浮体的月均分布。综合现场实测数据和遥感反演结果,研究渤黄海海域悬浮体的季节性变化特征。利用HYCOM数值模拟得到的各个层位流速数据,分析渤黄海海域主要断面的悬浮体扩散通量。结果表明,渤黄海海域表层悬浮体浓度高值区主要分布在黄河口莱州湾及渤海湾附近沿岸海域、山东半岛沿岸、苏北浅滩至长江口一带、罗洲群岛附近海域以及沿岸其他小河流入海口。渤黄海海域水体结构具有季节性变化特征。夏季,水体上下温差大、层化较强、水动力条件较弱,海域悬浮体浓度相对较低。而在冬季,海域气温较低,水体上下温差小,同时,渤黄海海域强劲的东北风盛行,水体混合强烈,海域悬浮体浓度较高。同时,黄海暖流和山东半岛沿岸流等流系加强,携带悬浮体的能力和效率均大大提高,冬季成为海域悬浮体输运的主要季节。在冬季,黄河三角洲沿岸、山东半岛沿岸以及苏北海岸等区域在强动力作用下的再悬浮成为海域的悬浮体主要来源。黄河三角洲沿岸再悬浮的沉积物通过渤海海峡的南端输入北黄海,在沿岸流的作用下悬浮体输送通量沿程增大,经过成山头海域后转向南输送,输送通量沿程减少,沉积物在黄海中部泥质沉积区汇聚。沉积动力的分析结果显示,冬春季节在山东半岛区域形成的混合锋面对悬浮体的输运路径有重要的影响。     

波浪及波流边界层泥沙起动规律

基于波浪边界层理论及单向流泥沙起动Shields曲线,推证出波浪泥沙起动Shields曲线;基于波流边界层理论,提出表述波流边界层动力特征的波流比因子X及非线性作用因子Y,并建立了Y与X的相关关系;在此基础之上,结合单向流及波浪泥沙起动Shields曲线,推证出波流共同作用下泥沙起动Shields曲线。结果表明:波浪泥沙起动Shields曲线在层流区与单向流光滑紊流区曲线保持一致,粗糙紊流区与单向流粗糙紊流区曲线保持一致,过渡区线型为折线,由层流区及粗糙紊流区曲线延长交汇获得;X及Y能够合理地表征波流边界层动力对比特征及非线性作用特征;波流泥沙起动Shields曲线介于波浪及单向流泥沙起动Shields曲线之间,随着波流比因子X的不同,依据非线性作用因子Y,自动在波浪及单向流泥沙起动Shields曲线之间非线性过渡。建立的波流泥沙起动Shields曲线与试验结果吻合较好,且能够概括单向流、波浪及波流等不同动力及细沙、粗沙等不同粒径的泥沙起动条件。     

鹅掌河泥石流对四川邛海影响的初步研究

沉积作用在湖泊的演化和消亡过程中至关重要,洪水泥石流的淤积作用对我国西南地区广泛分布的构造断陷湖泊是一个普遍的环境问题．通过调查鹅掌河泥石流发育背景,人类的活动对泥沙进入邛海的影响和对比1988年与2003 年邛海水下地形图得出:在近30年的时间内,鹅掌河洪水和泥石流改沿固定河堤流入邛海,在湖底形成浊流,将更大量泥沙带到湖中．浊流在鹅掌河河口的水下扇陡坡上形成一水下冲沟,在湖底沉积区形成一条长2 km的水下堤．计算发现, 鹅掌河泥石流带入邛海的泥沙远大于一般土壤侵蚀产沙量,其中以1996,1997和1998三年泥石流输入的泥沙量最多．鹅掌河洪水和泥石流对邛海的影响以及水下地形、湖泊基本特征和湖泊环境的变化,应引起人们对邛海保护的高度关注．     

模型沙干重度的变化规律及其在泥沙模型试验中的作用

模型沙干重度在动床模型试验中是影响起动流速比尺和冲淤时间比尺的重要参数，其随淤积历时、粒径变化、埋置深浅和加工方法的不同有着不同的变化规律。通过试验，结合已有的成果，对模型沙干重度受以上几种因素的影响进行了研究，并进一步分析了其变化规律在动床模型试验中的作用。