A traversing system to measure bottom boundary layer hydraulic properties

This study describes a new convenient and robust system developed to measure benthic boundary layer properties, with emphasis placed on the determination of bed shear stress and roughness height distribution within estuarine systems by using velocity measurements. This system consisted of a remotely operated motorised traverser that allowed a single ADV to collect data between 0 and 1 m above the bed. As a case study, we applied the proposed traversing system to investigate bottom boundary layer (BBL) hydraulic properties within Coombabah Creek, Queensland, Australia. Four commonly-employed techniques: (1) Log-Profile (LP); (2) Reynolds stress (RS); (3) Turbulent Kinetic Energy (TKE); and (4) Inertial Dissipation (ID) used to estimate bed shear stresses from velocity measurements were compared. Bed shear stresses estimated with these four methods agreed reasonably well; of these, the LP method was found to be most useful and reliable. Additionally, the LP method permits the calculation of roughness height, which the other three methods do not. An average value of bed shear stress of 0.46 N/m², roughness height of 4.3 mm, and drag coefficient of 0.0054 were observed within Coombabah Creek. Results are consistent with that reported for several other silty bed estuaries.     

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江苏大丰潮滩潮流边界层特征研究

2003年7月中小潮期间使用MIDAS-400用户化数据采集系统在江苏大丰潮滩上进行了垂向多层位同步的流速和悬沙浓度观测。根据观测资料研究了潮流作用下的潮滩底部边界层过程,结果表明,观测地点的潮汐不对称现象十分明显,落潮流速、历时和输水输沙量皆明显大于涨潮;在潮周期内的多数时间里流速剖面符合对数分布,但在风力较强、水流快速增加和流速缓慢的情况下,流速剖面常偏离对数分布;悬沙颗粒垂向混合均匀,悬沙浓度剖面符合Rouse公式;落潮时的底部切应力和摩阻流速明显大于涨潮,摩阻流速与各水层流速通常有较好的线性关系;滩面糙度主要与沙纹形态和推移质运动强度有关,它与摩阻流速存在密切关系;悬沙浓度具有明显的减阻效应,受其影响,摩阻流速和底部切应力分别减小了28%~41%和40%~62%。     

2004年初春武汉机场临近的两次强雷暴天气过程分析

使用常规地面和高空原始报文资料,采用最优插值法,对2004年4月29日出现在武汉天河机场临近的两次强雷暴天气过程进行了客观诊断分析。结果表明:两次强雷暴天气,前一次为典型的飑线天气过程,后一次为超级雷暴单体天气过程;高空槽、冷锋、中尺度低值系统是当天两次强雷暴天气的触发机制;低空深厚湿层(水汽丰富)、高低空存在急流强风带对当日飑线天气的形成和发展较为有利,强的不稳定层结、强的环境风垂直切变以及上层干、下层湿的湿度层结对当天超级雷暴单体的形成和发展十分有利。     

2020年7月西北太平洋和南海“空台”环流特征分析

2020年7月西北太平洋和南海出现了史无前例的“空台”事件。利用NCEP再分析数据集、中国气象局（CMA）台风最佳路径等资料研究了此次“空台”现象的大尺度环流背景及动力和热力学特征。使用台风潜在生成指数（DGPI）分析发现2020年7月大尺度环流背景不利于台风生成,环流系统的异常通过影响对流层垂直风切变和垂直运动限制了台风的活动。2020年7月马斯克林高压较常年明显偏西偏弱,导致索马里急流强度减弱,越赤道气流不活跃,菲律宾以东洋面和南海海域盛行一致的偏东气流,历史同期活跃在该区域的季风槽无法建立,从而不利于热带扰动的生成。北半球极涡主体偏向西半球一侧,影响东半球冷空气势力较弱,副热带高压位置偏西;南亚高压较历史同期偏强且偏东,其东侧强盛的偏东气流将洋中槽截断,在西北太平洋区域出现反气旋性环流,该区域下沉气流增强,导致副热带高压强度增强,对流层中层强烈的下沉气流抑制了台风的生成和发展。此外,受中高层环流系统异常的影响,7月菲律宾吕宋岛以东洋面和南海地区环境垂直风切变较常年偏高2～4 m/s,南海部分海域偏高达4～8 m/s,同时该区域内异常偏强的下沉气流导致对流层低层相对湿度偏低,大气层...     

南沙海域万安盆地地质构造特征

利用在南沙海域万安盆地所采集的地震、重磁资料及钻井、地质资料，对该盆地的地震反向特征，沉积特征、区域地质、构造特征及构造发展史进行了的简要的论述，本文以该区Ｔｇ深度资料为基础，并利用ＣＣＯＰ年刊发表的新生代基底深度资料，初步圈定了万安盆地的边界，并对盆地二级构造单元进行了划分，将盆地划分为５坳３隆、坳隆相间的构造格局。     

黄河口快速沉积及其动力过程

现场观测资料和卫星遥感校准图像计算表明 ,185 5年以来 ,黄河三角洲新淤陆地 36 99km2 ,生长速率为 2 6 8km2 /a ,黄河输入三角洲 1× 10 8t泥沙形成 3 14 4km2 的陆地。进入河口区的泥沙约 88 4 %堆积在水下 8km宽的三角洲前缘。研究表明 ,这一堆积比例是河口切变锋、异重流和潮流场相互作用的结果 ,异重流在黄河汛期一直存在 ,大约搬运黄河来沙的 6 0 %沉积在三角洲前缘 ;一个潮周期内 ,切变锋出现两次 ,它能够捕获异轻羽状流中的悬浮泥沙堆积 ,也能够限制异重流的远距离扩散。切变锋消失后 ,少量悬浮泥沙才能远距离扩散 ,随潮流离开三角洲水下斜坡。     

利用消去刚度法进行剪切型系统物理参数识别

提出了 1种能够比较准确地识别剪切型体系的结构参数 (各层质量和层间刚度 )的方法———消去刚度法。该方法从剪切型结构体系的特征值问题出发 ,利用剪切型结构系统质量矩阵和刚度矩阵的特殊形式 ,通过消去各层的刚度系数 ,得到了结构系统的各层质量比表达式。在结构总质量已知的情况下 ,仅利用系统的任意两阶模态信息就可以确定出各层质量 ,并进而计算出层间刚度 ,实现了结构物理参数的递推识别。数值模拟结果表明 ,该方法识别精度较高 ,便于工程应用 ,可以用于类似结构体系的物理参数的初步估计。     

基于新型高频声学多普勒流速剖面仪的河口近底部边界层观测初探

河口物质输运、能量交换与底边界层内的水动力过程密切相关,底边界层参数(如切应力、拖曳系数)的确定至关重要。挪威Nortek公司生产的新型声学多普勒流速剖面仪AD2CP相比传统ADCP具有高频、低噪的优点,可用于高频(16Hz)流速剖面观测,而被广泛应用于底边界层观测的ADV只能测量单点高频流速。本文采用AD2CP在长江口南槽最大浑浊带区域进行座底式观测,并与同步近底部三脚架上ADV的观测结果进行对比。结果表明,使用AD2CP测得的近底部平均流速与ADV的测量结果吻合良好;使用惯性耗散法计算了底切应力,基于ADV的单点高频流速数据计算结果为2.16×10~(-2)～5.69×10~(-1)N/m~2,基于AD2CP的结果为2.09×10~(-2)～4.26×10~(-1)N/m~2,二者范围大致相当。在此基础上,基于AD2CP数据计算出摩阻流速为4.55×10~(-3)～2.06×10~(-2)m/s、底拖曳系数范围为1.84×10~(-4)～2.49×10~(-3),与ADV的计算结果基本一致。此外,由于AD2CP可以获得高频的流速剖面数据,优于单点ADV,具备观测近底部边界层参数和边界层内湍流剖面的潜力。     

Development of the cyclic p–y curve for a single pile in sandy soil

Pile foundations that support transmission towers or offshore structures are dominantly subjected to cyclic lateral load induced by wind and waves. For a successful design, it is crucial to investigate the effect of cyclic lateral loads on the pile behavior that is loaded laterally. Although the p–y curve method is generally utilized to design the cyclic laterally loaded pile foundations, the effect of cyclic lateral loads on the pile has not been properly implemented with the p–y curve. This reflects a lack of consideration of the overall stiffness change in soil–pile interaction. To address this, a series of model pile tests were conducted in this study on a preinstalled aluminum flexible pile under various sandy soil conditions. The test results were used to investigate the effect of cyclic lateral loads on the p–y behavior. The cyclic p–y curve, which properly takes into account this effect, was developed as a hyperbolic function. Pseudo-static analysis was also conducted with the proposed cyclic p–y curve, which showed that it was able to properly simulate cyclic laterally loaded pile behavior in sandy soil.