海底沙波迁移过程原位观测简易装置设计与试验

海底沙波的迁移对海底基础工程具有潜在危害,成为人们日益关注的热点。目前对海底沙波迁移过程的研究缺乏原位长期观测数据的支撑,设计一种海底沙波迁移过程的原位观测装置,通过水压差与高程差变化的对应关系来确定沙波的形态变化和迁移过程。并且在室内波浪水槽中对装置观测的可行性和观测结果的准确性进行验证,同时在仰口湾潮滩进行现场观测应用。该装置室内试验测量计算得到沙波表面高度变化5.9 cm,而观测得到沙波表面高度实际变化5.5 cm,两者吻合程度很好。试验结果表明,这套海底沙波迁移过程原位观测装置能对沙波外部形态变化进行测量且准确度较高,为海底沙波迁移的观测提供了新方法。     

长江河口枯季河床沉积物与河床沙波现场观测研究

于2002年3月利用浅地层剖面仪、双频道测深仪、旁侧声纳和ADCP流速剖面仪、ENDECO海流仪、OBS测沙仪在江阴至横沙岛航行150km,取得河床沉积物、河床形态和与此相关的动力因子实测资料。采用沉积学和泥沙运动力学相结合的方法进行研究,结果表明:观测期间该河段河床沉积物颗粒组成以细砂为主,中值粒径为2φ左右,分选较好;河床泥沙以单颗粒群体跳跃运动为主,在河床上形成沙波形态,并发育良好;其河床沙波的形成、发展和消失与河床沉积物颗粒度特征和涨落潮水流强弱息息相关。     

长江口南港航道沙波群研究

本文利用Innerspace449热敏式双频测深仪和GPS(全球定位系统)在长江口南港和南北槽主航道走航观测结果,确认南港(吴淞口以下)上段航道在洪季正常风况下存在尺度较大的沙波群,并对沙波的几何特征、形成条件、迁移速率以及台风后的变化做了初步分析.结果表明:(1)在统计的652个沙波中,平均和最大波长分别为21m和105m.平均和最大波高分别为0.8m和2.7m,波高和波长间具有明显的正相关关系;沙波中72%为单一沙波,复合沙波的波长和沙波指数较大;单一沙波最大、最小和平均沙波指数分别为36.5、11.2和21.8(复合沙波最大可达69.3);随着沙波度的增大,沙波指数呈增大趋势;绝大多数沙波(波高＜1m)是对称或近于对称的,但波高＞1m的沙波通常向海倾斜.(2)沙波沉积物为分选好的细沙,Φ50为2.70.(3)沙波现场水流费劳德数Fr小于0.2,与某些理论相符而与某些水槽实验结果相冲突.(4)大潮和寻常潮一个涨(落)潮过程沙波来回迁移的距离约为1～5m;小潮期间沙波的迁移距离接近0;落潮迁移距离总是大于涨潮.(5)台风后沙波有被掩埋的迹象.结果包括:①沙质床底是形成沙波的重要基础.南北槽虽具有沙波形成的动力条件,但因最大浑浊带发育而造成淤泥质床底,故沙波不发育.②潮汐河口双向流环境下沙波的对称性较好,频繁的水动力变化使沙波的消长和迁移过程更加复杂,但沙波的基本特征和形成条件与单向流河流环境相似.     

南海北部海底沙波地貌

南海北部水深８０—２５０ｍ的外大陆架和上大陆坡海底，有大片沙波地貌分布，它们主要是晚更新世末次冰期低海面时遗留下来的滨海沙波、沿岸沙丘、沙堤和沙垄，属残留沙体地貌。它们明显沿着本次冰期时形成的最低海岸线两侧分布，但在现代海底底流作用下，其两翼及沙波谷部发育有次一级的小型沙波或沙纹，它们的形态细小、排列紧密，与残留沙体地貌组成复式海底沙波。这就是流动沙波，是不稳定的地质因素，对海底工程有一定危害，但根据外大陆架实测底流数据，运用计算机数学模型方法计算，表明在细沙和中细沙大面积覆盖区，海底沙波每年均以０．１６６—０．５３４ｍ的速度向深海方向迁移，移动速度相当缓慢，其对海底工程设施不会造成直接危害。     

波浪作用产生沙波的动力机制研究

界面波作用产生的周期沙波现象的动力机制一直没有得到合理圆满的解释。本文针对这种现象通过对浅水弱非线性Boussinesq方程,讨论界面波由于反射效应产生的反射波与入射波的非线性相互作用,得出了一个不受时间变量制约的不传播非线性二阶驻波解。从这个驻波解空间分布上可以看出,这种动力机制作用产生的周期沙波通常是其波形平行于反射壁,并且沙波波长为入射波垂直反射壁面分量的一半。数值模拟结果证明这个非线性二阶波是Genus-2波列的一个子集．水槽实验和海岸高空照片资料上清楚的分辨出这种由反射壁效应产生的沙波的客观存在性。     

Morphodynamique d'une dune sous-marine du détroit du pas de CalaisMorphodynamics of an undersea sandwave of the Dover Straits

This paper investigates the dynamics of sandwaves in relationship with tidal currents and weather conditions. The studied sandwaves are located in the Dover Straits and are covered by megaripples. These megaripples have migration speeds of $\text{1 }\text{m}\text{h}{}^{\mathrm{?1}}$ and slopes of 34°, suggesting the potential for avalanches to occur along the flanks of the sandwave. Tidal cycles without reversing currents were observed during stormy weather. Wind-induced currents lead to a unidirectional migration of megaripples and sandwaves. Well-defined areas without megaripples were observed and correlated with an increase in sandwave height. We propose interpretations for understanding sandwave saturation and migration. To cite this article: D. Idier et al., C. R. Geoscience 334 (2002) 1079–1085.     

南海北部海底沙波研究

南海北部水深100~250 m的陆架和陆坡斜坡海底分布着大片沙波地貌,本文采用底形相图参数近似计算和泥沙起动流速2种计算方法,结合海底微地貌的实际形态,研究了沙波的沉积特征及其成因机理。研究认为,区内的沙波为现代沉积地貌;控制沙波形成发育的主要水动力因素是潮流与风暴条件下风海流的叠加;区内泥沙颗粒粒径适宜,海底坡度平缓,有利于海底沙波的发育。