黄河河口海岸近岸带水体含量的横向分布

基于波浪掀沙和流输沙的物理图形，本文根据能量平衡方法和扩散理论分别推导得出了破波区内外含沙量的横向分布表达式，研究结果表明，破波区内趋近岸线的含沙量并不为零，与实测资料相吻合，采用泥沙扩散议程计算破滤区外的含沙量的横向分布，弥补了Fick扩散模型不考虑泥沙沉速的不合理性。     

破碎波作用下淤泥含沙量分布试验研究

淤泥质海岸是我国海岸重要组成部分,其泥沙运动主要是"波浪掀沙,潮流输沙",在大风天破碎波作用下,水体含沙量剧增,对港口航道泥沙回淤会产生严重影响。以往研究沙和粉砂在破碎波作用下含沙量分布特征的较多。本次试验采用自来水和徐圩航道试挖槽内原状泥调配得到的试验淤泥,通过室内1∶200缓坡长水槽试验,分析研究崩破波作用下淤泥密度分别为1.35,1.40和1.45 kg/L的水体含沙量分布特征及掀沙机理。分析研究结果表明:破碎波掀沙能力与床面淤泥密度有较强的非线性关系。淤泥密度小于1.45 kg/L时,在破波点之前,底部就开始形成高含沙区,在破波点附近达到最大,在破波点后一定距离,水体明显出现泥沙分层现象。底部含沙量较大时,破碎波作用下淤泥与粉砂含沙量垂线分布特征相似都不均匀。     

粉沙淤泥质海岸的航道淤积

简要概述了引起近岸浅水海域航道泥沙淤积的3个因素。回顾了淤泥质海岸航道淤积厚度的计算方法，其中，特别对破波与非破波产生的含沙量作出的比较表明，它们之间的差别非常之大，但只要考虑了破波和正常波的不同水动力特性、粉沙淤泥质泥沙与淤泥质泥沙之间的不同运动特性，则淤泥质海岸航道的淤积计算方法，就可以用于粉沙淤泥质海岸。结合我国渤海湾粉沙淤泥质海岸的某外航道进行了骤淤计算，其结果与实际情况一致。     

漫滩水流水沙运动规律的研究

本文根据漫滩水流的运动特点，将漫滩水流的复式断面分为主槽平衡区、滩槽交互区、滩地平衡区及边壁区等4个区，并给出了各区宽度的经验公式.根据滩槽交互区垂线流速分布的变化特点，提出了附加尾流函数的对数流速分布公式.在简化水流运动方程和泥沙扩散方程的基础上，对滩槽交互区内垂线平均流速及含沙量沿横向分布进行了理论分析，提出了反映滩槽水流动量交换强度的横向涡量粘性系数及横向扩散系数的表达式，得到了漫滩水流垂线平均流速及含沙量沿横向分布的解析解，并与实测资料吻合较好。     

明渠挟沙水流的两相流模式

本文从两相流基本方程出发对明渠挟水流含沙量、流速垂线分布及近底层平均流动特性进行了理论研究，建立了一个新的泥沙扩散方程，并用大量资料进行了验证。结果表明：现有含沙量公式和流速垂线分布公式只是本文理论模式在低含沙量条件下的简化形式。当含沙量增加时，固相泥沙对流动结构的影响亦趋显著而不可忽略。精确模拟水沙流动，需要发展高级的两相湍流模式。     

输沙率测验误差的初步分析

本文讨论了黄河输沙率测验方法,分析了泥沙的垂向分布特点。应用爱因斯坦方法,计算了目前所采用的简化取样方法的误差,并用实测资料作了验证。本文也研究了横向含沙量的典型分布,提出泥沙粒径是影响含沙量的横向和垂向分布均匀性的主要因素。根据黄河多沙善变、洪峰期间含沙量变化剧烈的特点,为了获得可靠的含沙量测验成果,认为安排足够的取样次数和掌握合适的取样时机,是非常重要的。通过对三门峡水库及黄河下游一些河段的输沙率法与断面法实测冲淤量的对比分析,发现在现行输沙率测验中,主要是粗颗粒泥沙部分,存在着偏小的系统误差。     

关于悬移质含沙量沿垂线分布的几个问题

本文从悬移质扩散方程出发,根据粘性流体的非滑移条件,考虑了泥沙颗粒周围有部分流体随泥沙一起运动的特点,得到了一个新的平衡情况下恒定均匀二维明渠流的悬移质运动的基本方程,即其中m。等于泥沙体积和随泥沙颗粒一起运动的水体体积之和与相应体积内的泥沙体积之比.它与泥沙颗粒的大小,形状及含沙量有关.根据上述方程得到的含沙量沿垂线的分布公式,不仅较好地克服了Rouse公式中存在的水面含沙量为零、床面含沙量为无穷大的两大缺陷,而且其结果与实测资料较为符合,特别是近底含沙分布与实际情况十分吻合.     

南汇边滩水沙运动特性及其围涂工程影响

根据2005年7月28日至8月4日南汇边滩3个断面水文泥沙同步观测资料,分析了该水域的水文泥沙特性.结果表明:南汇边滩南北部分别受长江口水流和杭州湾水流控制,呈往复流性质;中部石皮勒断面,呈旋转流状态;潮流流速横向分布存在着向岸递减的分布特征,纵向分布差别不大;含沙量普遍较高;横向上,近岸水域的含沙量普遍要比远岸水域的含沙量高;在一个潮周期中,含沙量峰值滞后于流速峰值.并且根据冲淤计算和拟合挟沙力公式计算初步分析了南汇边滩围涂工程对该水域地形变化产生的影响.     

崩破波作用下粉沙悬浮运动特性的试验研究

粉沙质海岸在我国沿海广泛分布,由于粉沙运动特性既不同于沙又不同于泥,其易于起动和沉降,在大风天破波作用下水体含沙量急增,常造成港口外航道骤淤,严重影响港口正常运营,造成巨大的经济损失.本文通过室内1％和2％缓坡长水槽试验,初步研究了粉沙在破波作用下悬浮运动特性,分析了破波带内、外粉沙悬浮特性的变化规律,基于拜格诺能量原理,提出了崩破波作用下水体挟沙力计算公式,公式拟合效果较好.研究成果将为粉沙运动特性理论研究、航道泥沙回淤预报以及港口航道工程规划设计等提供一定的参考.     

黄河口清8河口海域流场分析

1996年9月在黄河口清8河口附近海域设置了9人站位，对海流、水温、盐度和含沙量进行了连续2个潮周期分层次同步观测，结果表明：新口门属不正规的半日潮型。流速口门前大于两侧，左侧最小，深水区大于浅水区，流速垂向分布呈不均匀现象，表层大于底层频率最高，含沙量垂向分布为上小下大，泥沙输移方向口门处与径流方向一致，其他部位与潮汐相对应，泥沙扩散范围达500km^3。     

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。     

波流共同作用下细沙粉沙质海岸复合沿岸输沙率计算

应用能量原理建立波浪作用下沿岸输沙率公式时,通常采用波浪的“载沙量”与沿岸流的乘积推导而得.对于一般的沙质海岸,由于岸滩坡度较陡,波浪破碎带较窄,破波带内潮流流速与破波产生的沿岸流相比较小,常可忽略.而对于细沙粉沙质海岸,岸滩坡度相对较缓,风暴潮期间,近岸波浪较大,破波水深较深,破波带较宽,近岸潮流流速也较大.因此,细沙粉沙质海岸风暴潮期间波浪和潮流共同作用下的复合沿岸输沙率计算应当考虑波浪和潮流的共同作用.在以往波浪作用下沙质海岸沿岸输沙率研究的基础上,通过波浪潮流共同作用下近岸水流特性和沿岸输沙率特性港池试验研究,得出了波流共同作用下复合沿岸流计算公式,据此,将能量输沙原理导出的沿岸输沙率计算公式推广应用到波流共同作用下的复合沿岸输沙率计算,经与模型试验结果和现场实测资料对比,吻合良好.该公式可以有条件地推广应用到细沙粉沙质海岸波浪潮流共同作用下复合沿岸输沙率计算.     

基于抛物型缓坡方程模拟近岸波流场

波浪向近岸传播的过程中由波浪破碎等效应所形成的近岸波流场是近岸缓坡区域重要的环境动力因素之一。本文基于近岸波浪传播的缓坡模型对近岸波浪场及近岸波浪斜向入射破碎后所产生的沿岸波流场进行了数值模拟。考虑到波浪向近岸传播中局部复杂区域波向不易确定，计算时直接从波浪辐射应力定义出发，采用抛物型缓坡方程所给出的辐射应力公式来计算波浪产生的辐射应力，在此基础上耦合近岸波流场数学模型对近岸波浪破碎形成的波流场进行了数值模拟研究，结果表明本文的数值模型是有效的。     

Effects of turbulence models on numerical simulations of wave breaking and run-up on a mild slope beach

The performance of the standard k−ε model, the high-Reynolds-number k−ω model, the 1-equation k model, and the non-friction Euler model is examined against the case of wave run-up on a mild slope. A numerical model based on N-S equations and Volume Of Fluids (VOF) method is employed. Comparisons of elevation, velocity and shear stress are made among the four turbulence models against experimental data of wave run-up on a mild slope beach. It is found that before wave breaking on the slope, the outputs of the four different turbulence models agree reasonably well with each other. This suggests that during the run-up process the turbulence effect is negligible before wave breaking. Moreover, in the wave breaking zone, both the standard k−ε model and the high-Reynolds-number k−ω model predict the mean velocity field quite well, but generally under-predict the velocity and turbulent kinetic energy using wall functions on the solid slope surface.

     

基于三维泥沙颗粒相对隐蔽度的底坡上散体沙起动初步研究

以三维泥沙颗粒相对隐蔽度为基础,推导了以颗粒隐蔽度和床面坡度为参数的散体沙起动流速公式,证明了宽级配散体非均匀沙的起动特性,论证了一系列诸如“完全隐蔽”、“极限跳跃”、“临界暴露”等概念的物理意义,分析了紊流粗糙区Shields带状曲线的成因,最后建立了底坡上散体均匀沙起动条件不同起动标准下对应的数值关系,并进行了讨论.     

CALCULATION MODELS FOR THE SUSPENDED SEDIMENT TRANSPORT RATE

The calculation accuracy of the suspended sediment transport rate relies on that ofthe vertical distribution of the particle concentration,the particle velocity distribution and thereference concentration.In view of the limitations of the previons formulas for both the velocityand the concentration distributions,general expressions are introduced to the calculation of sus-pended sediment transport rate.Based on these analyses,a simple and practical calculation modelis given in the present paper.     

Experimental research on unstable movements of sandbars under wave actions

This study is motivated by recognition of complex sandbar evolution patterns under wave actions inside the surf zone. A series of physical model experiments were conducted in a wave flume to investigate sandbar migration under various wave conditions, including wave groups, regular waves, and random waves. It was observed that under certain wave conditions sandbars move alternately shoreward and seaward rather than continuously in the same direction. The measurements show that the unstable movement of sandbars is closely related to the amplitude modulation of waves. Smaller amplitude modulation tends to produce more intense unstable bar movements. Data analysis further shows that the sandbar migration does not seem to be a passive response of the sea bed to wave forcing, but is most likely caused by the feedback interaction between waves and bed topography.     

壁湍流猝发和自由表面波破碎条件

应用G.K.Batchlor交界面流动的边界条件和小扰动稳定性理论,给出了壁湍流猝发、边界层边界的夹带和自由表面波的破碎条件和解释。发现这些现象可作为类比的相似流动来研究。当在边界层假设中保留p/n的边界层厚度的高阶小量(即p/n≠0),就可得到湍流的猝发现象。