珠江磨刀门河口悬沙浓度变化特征分析

根据2011年枯季和2012年洪季在大、中、小潮期间的多点同步现场观测资料,分析研究了磨刀门河口悬沙浓度变化特征。结果表明:磨刀门口悬沙浓度纵向分布呈近岸高,远岸低的趋势;横向分布具有季节性差异,洪季主槽大于滩地,枯季滩地大于主槽;垂向分布洪季主要以斜线型分布为主,枯季主要以抛物线型分布为主。潮周期平均含沙量大潮普遍大于中、小潮;洪、枯季磨刀门口外落潮含沙量普遍大于涨潮含沙量。洪季含沙量混合较为均匀,落潮时含沙量增大,涨潮时含沙量减小,枯季含沙量分层明显,。受波浪潮汐作用,一个周期内有多次明显的再悬浮过程,涨潮时增大,落潮时减小。     

辐射沙洲海域悬沙特征及悬沙浓度垂向运动规律研究

辐射沙洲海域的泥沙特征及运动规律研究是海岸泥沙运动力学研究的重要课题之一,也是江苏省沿海开发关注的热点问题之一。结合辐射沙洲海域大范围准同步实测泥沙资料,就悬沙粒径的平面分布特征及悬沙浓度的垂向运动规律进行了探讨和分析。结果表明,辐射沙洲海域悬沙中值粒径基本属于淤泥质范畴,虽具有沿岸和离岸的分布差异,但粒径变幅不大,基本在0.007mm以下;同时,海域悬沙浓度垂向分布近似满足Rouse分布律,但二者存在一定偏差,难以直接应用Rouse公式来描述辐射沙洲海域的悬沙浓度垂向分布特征。     

长江口最大浑浊带悬沙粒度对流域减沙的响应研究

通过对比分析1996-2013年的实测水沙资料,研究了长江口最大浑浊带悬沙粒度对流域减沙的响应。流域减沙后浑浊带悬沙粒度细化,全潮垂线平均中值粒径洪季下降20%,其中小潮下降10%～30%,大潮下降10%左右;枯季基本持平,其中小潮下降20%～50%,但大潮增加20%～90%。悬沙粒度垂向差异增加,表底层粒径差洪季由1.01μm增加至2.30μm;枯季由-0.60μm增加至5.62μm。潮动力对悬沙粒度的影响更显著,减沙前洪枯季大小潮粒径差均小于1μm,减沙后分别增加至1.97μm与7.08μm。减沙后最大浑浊带与南港的悬沙粒径差异变大,由14.4%增加至29.0%;但与口外海域之间差异维持在9%左右。流域减沙后,浑浊带悬沙粒度更接近口外,海域来沙对最大浑浊带悬沙粒度的影响增加,最大浑浊带泥沙来源发生变化,口外供沙特性初现。     

黄河2009年调水调沙期间河口水动力及悬沙输移变化特征

根据2009年7月黄河第九次调水调沙期间和结束后在黄河口两个站位观测的水文泥沙资料,对调水调沙期间和结束后河口的水动力和悬沙分布特征进行了对比分析,并对潮周期内悬沙输移过程进行了探讨.结果表明:调水调沙期间相比于结束后,落潮动力加强,涨潮动力有所减弱,尤其在水体表层表现明显,河口切变锋类型不同,其出现时间长度亦不同;调水调沙期间含沙量较大,垂向分布较复杂,而结束后含沙量低,垂向梯度变化较小;此外,调水调沙期间河口悬沙在输移过程中以沉降作用为主,并在涨急和落急时刻伴随着底沙的再悬浮,而结束后悬沙浓度降低幅度较大,泥沙再悬浮作用较强.     

垂向平均含沙量计算方法初探

从2种悬沙垂向分布公式出发,结合对数流速分布公式,导出2种常见垂向平均含沙量计算方法的比值关系表达式。讨论了2种方法的区别与联系:两者不一定相等,比值可以大于1,也可以小于1,当近底相对水深稍大(如大于0.01)时加权平均含沙量小于算术平均含沙量,与实际相符;2种垂向平均含沙量的差异主要由悬沙及流速垂向分布不均匀性引起。对2种方法的实际应用情况进行了初步分析。     

基于遥感影像的1307号台风对杭州湾含沙量分布影响

水体中悬沙含量的变化对近岸海洋工程、港口航道疏浚等工程具有重要影响。浙江沿岸海区经常遭受不同程度台风的侵袭，台风经过后的一段时间内近岸海域水体中悬沙含量将发生明显改变。为定量研究台风对杭州湾含沙量分布的影响，选择2013年第7号台风“苏力”，结合逐时遥感影像和高精度含沙量反演算法，通过农历日期来确定正常天气下的代表日期，对比台风期间和正常天气下情况下杭州湾海域悬沙含量随潮汐变化情况。台风“苏力”登陆后，杭州湾海域含沙量整体呈增大趋势，杭州湾中部海域增幅在0.10~0.50 kg/m3，高平时刻和低平时刻附近表层含沙量增幅大于其他时刻。海水表层含沙量增大的原因主要是台风期间风应力增大产生的垂向混合及垂向剪切应力增强，将下层水体中的悬浮泥沙输运至表层。     

珠江磨刀门河口洪季悬沙与沉积物颗粒度分布及交换过程

基于洪季磨刀门河口实测水沙观测资料和河床表层沉积物数据,通过对不同区域不同时刻悬沙浓度和粒度、沉积物粒径组成分析,运用因子分析和粒度谱等统计计算方法,重点研究近期洪季磨刀门河口及滨海水域悬沙与河床沙交换过程及其动力机制。结果表明:磨刀门河口拦门沙内河道及汊道口区域的动力以径流为主的涨落潮流流系,悬沙与河床沙交换过程较弱;拦门沙浅滩区域泥沙运动表现为"波浪掀沙,潮流输沙"特性,再悬浮泥沙平均量占实测悬沙浓度的32%;拦门沙外滨海水域悬沙组成受径流与潮汐相对强度影响显著,构成上大潮时以再悬浮泥沙为主,小潮时则以径流下泄悬沙沉积为主,而悬沙输运方向受到东南向波浪和沿岸流控制。     

长江口主要水道洪季悬沙有效沉速分布研究

通过对长江口六条主要水道洪季泥沙实测资料的分析整理,得出含沙量垂向分布近似呈指数分布,同时含沙量在平面上呈现出区域性变化的特点.由此,运用Rouse公式分别计算长江口各主要水道的悬沙有效沉速,结果表明,悬沙有效沉速基本在2.00～9.00mm/s之间变化.     

大丰潮滩悬沙粒径组成及悬沙浓度的垂向分布特征

2003年7月中小潮期间使用Midas-400型边界层探测仪在江苏大丰潮滩的细砂滩上对悬沙浓度进行了六层位垂向同步观测,根据实测资料分析了悬沙粒径组成和悬沙浓度的时空分布特征。结果表明,Midas-400型边界层探测仪在测量悬沙浓度时具有较高精度,浊度计的平均测量误差介于±7%。观测期间悬沙粒径组成十分稳定,时空变化很小,悬沙物质来源是影响悬沙粒径组成的主要因素。悬沙颗粒细,粉砂和粘土是悬沙的主要成分,两者含量之和大于99%。悬沙颗粒在垂向上混合充分,Rouse公式能够比较准确的模拟各水层的悬沙浓度。悬沙沉降速度为悬沙中值粒径静水沉降可能速度的22~28倍,絮凝沉降可能是影响悬沙总体沉降速度和悬沙浓度垂向分布的决定性因素。悬沙浓度的垂向分布也可用对数形式表达,根据两个水层的悬沙浓度具有的对数分布关系可以比较准确的模拟其他水层的悬沙浓度。     

温州瓯飞浅滩海域悬沙输运特征及其来源探讨

基于2011年温州市瓯飞浅滩海域冬、夏季大、小潮共4次大面同步海流和悬沙观测资料,利用统计和物质长期输运机制分解方法,初步分析研究海域悬沙时空分布和水体、悬沙三维输运特征.结果表明,海域悬沙浓度平面上呈现近岸高、外海低,高浓度区出现于河口,浅滩外沿存在相对低值区的分布格局;垂向分布受复杂水动力(包括波浪、潮流、径流和沿岸流等)影响具有准直线型、抛物线型以及混合型分布等多种分布形态,且底层悬沙浓度与流速变化趋势具有虽同步但存在一定滞后的特性.水体与悬沙长期输运受径流、风生表层流、闽浙沿岸流等多种作用影响,存在明显季节变化和区域特征;其中河口站因径流作用表层输运强度大于其它区域,中底层泥沙由于波流共同作用影响、河口区显著的潮泵效应使得冬、夏季输运特征迥异;浅滩站表层水沙输运主要受风生表层流影响,中、底层的悬沙因潮致余流作用多指向岸线,外海受闽浙沿岸流的影响加强,垂向上输运强度差异减小.浅滩海域泥沙的主要来源为海域来沙(浙江沿岸流输沙和外海沉积水下沙洲的再搬运)和瓯江、飞云江的河流陆域输沙.     

破碎波作用下粉沙悬移质浓度垂向分布的实验研究

通过水槽实验对破碎波作用下驴驹河粉沙和黄骅粉沙悬沙浓度的沿程分布和垂向分布进行了研究,并对实验现象进行了初步分析。实验中发现:在波浪破碎前近底有高浓度含沙水体层,而在波浪破碎后高浓度含沙水体层消失;断面平均悬沙浓度在破碎点附近达到最大,在破碎点前,断面平均悬沙浓度沿程增大,而在破碎点后,断面平均悬沙浓度沿程减小;在波浪破碎前附近,上层水体紊动较强,从而悬起比平坡情况下更多的泥沙,使悬沙浓度不但在下层水体高,而且在上层水体也较高,因此在计算泥沙输移时,应对此更加注重。     

水流作用下的悬沙垂向扩散系数

利用华东师范大学河口海岸学国家重点实验室的波-流-泥沙变坡水槽,进行系列二维均匀流平衡输沙情况下悬沙扩散特性研究实验.根据实验数据,计算不同水流情况下的悬沙浓度垂向分布,确定悬沙垂向扩散系数及它的垂向分布.所得结果表明悬沙垂向扩散系数与水流扩散系数成正比,其比例系数正比例于摩阻流速;悬沙扩散系数的垂向分布可用抛物线来描述.     

悬移质挟沙能力水槽试验研究

利用0.03 mm黄土和卵石碾成粉末制成的0.03 mm人工沙,0.06 mm黄土,0.13 mm黄沙,共计4种沙样,在槽长33 m,宽1.25 m,深0.5 m,可以调节坡度的钢板水槽内按系统试验方法进行饱和含沙量试验.进槽含沙量较高,含沙量沿程降低,底部泥沙淤积,形成沙波,待水流中含沙量在1～2 h内保持不变时,定义为极限或饱和含沙量.每次试验测定含沙量、流速、水深、水面比降、悬沙颗粒级配、槽底泥沙淤积比降、槽底泥沙颗粒级配等数据,探求细粒泥沙在一定条件下的饱和悬沙含量,即悬移质挟沙能力.试验观测及理论分析表明,在恒定均匀水流条件下,浑水悬沙饱和含沙量取决于悬浮泥沙的沉速、水流流速、水深、水力半径、水面比降、底部淤沙粒径各水沙因子.在寻求挟沙能力经验公式中,除水流本身紊动挟沙外,还应考虑底部含沙量,淤沙粒径,包括糙率(沙波高度)和底沙运动,对输沙的影响,所求得的经验公式包括Velikanov公式诸因子以及底沙受水流剪力流速和底沙粒径的比值的因子.天然渠道资料检验说明了公式的适用性.     

再悬浮底泥污染物在水体中的分层释放特征

通过环形水槽实验,该文研究了水流条件和含沙量对悬浮泥沙污染物在水体中动态释放的影响。结果表明,悬浮泥沙污染物的分布和流速及泥沙浓度有着"亦步亦趋"的紧密关系,流速变化和泥沙浓度变化能明显地改变水体中污染物的释放特征。水流流速是改变水体污染物浓度分布的主要动力因素,水槽中清水和挟沙水流在流速的垂向分布上有着显著的不同,挟沙水流靠近水表面的流速比平均流速更大,近底流速更接近于平均流速。在一定的水力条件和含沙量条件下,悬浮黏性泥沙在水体中存在明显的分层结构,浓度突变点在水深的三分之一处,并随深度向水面及水底变小。污染物的垂向分布形成略滞后于泥沙浓度分层和水流流速分层,且污染物的垂向浓度分布更加均匀。水流的流速越大,泥沙污染物的分布随着深度的变化差异也越大;水体的含沙量越大,泥沙污染物的垂向分布越趋向于均匀。     

兴化湾海域泥沙特征及地形变化分析

为了查明兴化湾海域泥沙特征及地形变化,基于2013年7月份兴化湾海域水文泥沙测验资料,分析了研究区域的泥沙分布特性,并结合兴化湾深槽历年实测数据探讨了悬沙运移对其水下地形变化的影响。分析结果表明:测区含沙量较小,本次测验平均含沙量为0.062 kg/m³,大潮的平均含沙量较大,小潮的平均含沙量较小;含沙量的涨、落潮变化明显,最大含沙量多出现在最大涨急时刻附近,最小含沙量多出现在最大落急时刻附近,表明测验海域泥沙受到的扰动较小;各测点涨潮输沙率占优势,但涨、落潮输沙率绝对值都很小;研究海域泥沙随潮流往复进出,总体上为涨潮流方向,即由东南向西北运移,这与江阴壁头附近的情况相吻合,即深槽宽度不断向两侧扩展,而海底水深稳中有冲,基本处于略有冲刷的平衡状态。     

天然河湾悬沙浓度横向和垂线分布规律

通过对来家铺弯道的野外测验资料进行整理、甄别和筛选,从中选取具有代表性的3组断面数据,分析弯道内悬沙粒径和垂线平均浓度的横向分布规律,悬沙浓度沿垂线分布规律。分析表明,断面平均流速是决定弯道悬沙中值粒径粗细和平均浓度高低的主要原因,凸岸悬沙垂线浓度均值一般高于凹岸,浓度的标准差也大于凹岸;弯道中粗沙浓度均值和标准差均高于细沙浓度均值,粗沙的分组粒径浓度沿垂线分布比细沙更不均匀。     

引黄灌区总干渠挟沙能力时空变化及其影响因素研究

引黄灌区挟沙能力特性研究一直是泥沙研究的重要课题。以包头镫口扬水灌区总干渠为研究对象,分析了影响总干渠挟沙能力的因素。结果表明影响总干渠挟沙能力的主要因素是流量、悬沙中值粒径、来水含沙量。总干渠挟沙能力沿程变化规律是离泵站出水口越近挟沙能力越大;时间变化规律是春灌期挟沙能力小于其他三个灌水期的挟沙能力,秋灌期挟沙能力最大。总干渠挟沙能力在春灌初期小于来水含沙量;其他时段挟沙能力大于来水含沙量。     

长江口悬沙有效沉速时空变化规律

通过长江口肖山—口外实测资料研究悬沙有效沉速的变化规律,结果表明:整个水域悬沙垂向分布近似符合指数型分布,采用Rouse公式计算悬沙有效沉速变化,洪季和枯季悬沙沉速自肖山—南、北港河段为减小趋势,且涨潮悬沙有效沉速小于落潮;无论洪季或枯季,大潮与小潮的涨潮悬沙沉速均接近,落潮悬沙沉速则大潮大于小潮;平面分布上,北槽悬沙有效沉速大于南槽,两者均存在1个悬沙沉速较大区域,恰为滞流点和滞沙点活动区域,即最大浑浊带发育区域;计算得到肖山—口外洪季悬沙有效沉速变化范围为1.60～7.94 mm/s,枯季悬沙有效沉速变化范围为2.40～6.38 mm/s.     

波浪作用下悬沙浓度垂线分布的研究

根据波浪作用下的泥沙悬浮机理,即影响泥沙悬浮的主要因素从近床面的紊动扩散逐渐过渡到自由表面的波动水质点周期运动,提出了全水深悬沙扩散系数的表达式,建立了悬沙垂向时均浓度分布的显式解析模型,并进一步讨论了参考含沙量和床面摩阻系数的合理取值。计算值与测量值的比较表明,该浓度分布模型与不同尺度的水槽实验数据吻合较好。     

长江河口涨潮槽泥沙运动规律

30年来，在对涨潮槽性质和水沙条件有所了解的基础上，于2001年洪季和2003年枯季又一次对长江口新桥水道和南小泓两条典型涨潮槽及与其相邻的南支和南港主槽(落潮槽)的水流、泥沙和河床沉积物进行观测，并进行了专题研究。结果表明：潮流历时涨潮比落潮短；潮流和单宽潮量涨潮比落潮大，优势流小于50％，净水流向槽顶方向：涨潮含沙量、单宽输沙量大于落潮，优势沙小于50％，净输沙向槽顶方向；悬沙粒径组成较细，河床泥沙粒径组成较粗，河床存在推移质泥沙运动，并形成微地貌沙波。