潮流和波浪作用下悬移质挟沙能力的研究

本文将湍流猝发理论用于潮流与波浪共同作用下挟沙能力的研究。基于湍流猝发的时空尺度得到波浪和潮流作用下床面泥沙上扬通量 ,然后根据连续律 ,建立了平衡近底含沙量的理论表达式。进而根据波浪掀沙和潮流输沙的模式 ,推导得出了物理概念清晰和充分考虑床面附近泥沙交换力学机理的潮流和波浪共同作用下的挟沙能力公式 ,经过黄河口实测资料的验证 ,计算与实测符合良好。     

长江口悬浮泥沙遥感信息处理和分析

遥感悬浮泥沙定量模式的研究为应用卫星数据定量监测河口泥沙运移、变化奠定了基础。本文用实测数据对一些常用模式进行了精度比较,选择了适合于长江口水域的对数定量模式,同时,将卫星数据输入数字图像计算机系统,根据对数定量模式,计算、处理、转化卫星数据成悬沙分布状况图。进而定量分析长江口丰水期和枯水期的悬沙浓度、扩散方向、扩散范围等。     

悬浮泥沙对粗糙底壁湍流场猝发的影响

本文建立了具有法向压力梯度项和沙粒作用项的粗糙底壁附近流场的运动方程，结合对粘性底层和过渡区内层交界面的分析方法和小扰动稳定性理论，由理论分析和数值计算得到了流动雷诺数、无量纲扰动波数、无量纲两相法向平均速度差、斯托克斯数、壁面的粗糙元以及悬浮沙粒的质量浓度等因素与水流底壁湍流猝发角乃至猝发难易程度的关系，部分结果与已有的实验结果进行了比较．文中所得结论有助于进一步了解挟沙水流近壁流场和悬浮泥沙的运动特性以及泥沙的沉积和输运机理．     

基于MODIS影像的珠江口表层悬沙浓度反演及时空变化分析

利用MODIS光谱数据,采用经验反演法,建立了珠江口悬浮泥沙浓度与MODIS第一波段反射率的指数反演模型,模型能较好地反演浓度介于0.014~0.3/m3珠江河口的悬浮泥沙浓度。在此反演模型的基础上,对珠江河口反演出来的不同时段的悬沙分布进行统计分析,结合对应时段的珠江来水来沙、潮汐及风场的统计数据,分析悬浮泥沙的空间分布及季节变化特征,进一步探讨了不同影响因素对珠江河口悬沙输运扩散的影响。     

平面淹没射流垂直冲刷泥沙试验研究

射流在水利工程中作为冲沙手段已有较广泛的应用,冲刷过程的射流冲坑特性与泥沙悬浮特性均是衡量冲刷效果的重要指标。通过改变射流速度、喷射靶距、泥沙粒径,进行了平面射流冲刷沙床的系列试验。结果表明:冲坑与泥沙的悬浮尺寸随时间均呈现快速增长期、缓慢发展期和动态稳定期3个发展阶段,在此过程中,泥沙悬浮尺寸会出现峰值,最终在某一数值上下波动;总体上冲坑深度与泥沙悬浮尺寸随射流速度和喷射靶距的增大而基本呈线性增大,短时间(1 s)内靶距的增加对冲坑深度的影响较小;冲坑深度与泥沙悬浮尺寸随粒径的增大有所减小;冲刷参数可以用来综合衡量射流的冲刷能力,随着射流冲刷参数的增大,无量纲化的冲坑深度、悬沙高度和悬沙宽度均呈线性增长趋势。     

泥沙数学模型近底边界条件Ⅰ：平衡输沙

床面泥沙的上扬是湍流猝发直接作用的结果．本文首先改进作者基于这一基本力学机理所构造的可自由冲刷床面泥沙上扬通量函数，然后利用输沙平衡时泥沙上扬与有效沉降通量相等之条件建立近底含沙量的理论模式．该理论与现有实验数据吻合甚好，较已有经验和半理论方     

生物膜泥沙床面对水体紊动影响的实验研究

泥沙床面生长生物膜后水流紊动特性将发生变化,进一步影响到泥沙的起动,悬浮和输移特性。本文采用d500.1 mm的天然沙,对相同水流条件下无生物膜生长和有生物膜生长床面以上的水流内部结构进行研究。实验中采用多普勒声学流速仪(ADV)测量了垂向流速,对比分析了生物膜生长前后,时均流速、雷诺应力、紊动强度以及紊动猝发事件在垂向上的变化,并初步分析了这些变化对泥沙运动的影响。结果表明:生物膜生长后,同流量条件下的垂向平均流速增加,床面阻力减小;对比无膜沙床面,有膜沙床面在发生冲刷的水力条件下,雷诺应力、紊动强度均有所减小,从而会影响到悬沙的浓度分布;同时猝发事件发生率在垂向上的变化也使得生物膜泥沙床面的泥沙起动更加困难。     

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。     

水流冲泻质挟沙机理探讨

本文探讨了水流对冲泻质的挟沙机理。文中分析了床面附近区域内水流对泥沙颗粒的各种升力作用，发现湍流猝发喷射和清扫带动细颗粒脉动时．对颗粒可产生一个平均向上的升力效应．此升力可能大于细颗粒水下重量从而在近壁区形成滑垂线上浓下稀、具有正的梯度的浓度分布，这是床面上基本没有冲泻质泥沙时水流却能挟带一定数量某粒径细颗粒泥沙的报本原因．是与水流对床沙质挟沙机理的主要区别。     

基于Rouse公式的紊流区悬沙粒径级配垂线分布规律

基于Rouse公式及紊流泥沙沉速公式,分别推导得到了紊流时的悬沙粒径及级配垂线分布公式,前者直接量化了泥沙“上细下粗”的垂线分布规律,后者则可用于计算不同水层及垂线上总的悬沙粒径级配。通过实例,应用粒径级配计算公式得到了不同水层的悬沙粒径级配。结果表明:泥沙粒径“上细下粗”的分布规律明显;在越远离床面的水层,细颗粒所占的比重越大,粒径分布越均匀。当考虑悬浮高度影响时,以最大粒径悬沙的最大悬浮高度为界,该高度之下级配“等宽”,该高度之上级配“上窄下宽”。     

泥沙数学模型近底边界条件Ⅱ：非平衡输沙

由基于湍流猝发的可自由冲刷床面泥沙上扬通量函数，直接构造床面可自由冲刷时近底含沙量Ｎｅｕｍａｎ边界条件，考虑刚性床面上泥沙不一定能得到充分补给之事实，给出相应的近底边界条件提法。     

悬浮泥沙沿程淤积

研究床沙不起悬但存在紊动条件下的悬浮泥沙沿程淤积,这种淤积常发生在水库、沉沙池等较深水体中。研究发现试验水槽中悬浮泥沙淤积依沿程可划分为三个区段:射流区、悬沙超饱和区、悬沙缓淤区,三个区段的悬沙浓度剖面与淤积量沿程变化有显著不同,在分析沿程淤积公式时应采用悬沙超饱和区的试验数据。本文从理论与试验资料角度,详细讨论悬沙沿程淤积的公式,并建议采用JobsonandSayre(1970)提出的公式计算悬浮泥沙沿程淤积。     

基于湍流猝发的床面泥沙上扬通量

根据湍流猝发平均周期及其空间尺度，构造了可自由冲刷床面泥沙上扬通量的理论模式，该模式较现有的各种经验模式能更准确地描述了扬通量随水沙条件的变化规律，由此可为泥沙数学模型建立具较好力学基础的近底含水量边界条件。     

悬沙冲淤问题的湍流两相模型

在双流体模型框架内统一二阶矩两相湍流模型的基础上，建立了改进的悬沙冲淤问题的湍流两相模型-湍流代数应力模型，这一模型不仅能反映两相湍流的各向异性特征，并且更深刻揭示了悬沙颗粒与流体的湍流相互作用的机理，以及浮力、回流及旋流等的影响。适用于河口悬沙冲淤及水库泥沙异重流等工程问题的模拟计算。     

江苏辐射沙洲陈家坞槽悬沙变化过程及垂线分布资料分析

本文对辐射沙洲陈家坞槽14号站位连续2个潮次的水文、泥沙测量资料进行了分析研究,论述了在非恒定流作用下泥沙的悬浮与沉降过程。定量分析了重力作用与紊动作用对含沙量和床面变形率的影响关系。对水体悬沙的垂线分布进行了拟合,给出了对数拟合关系式,并对该关系式进行了讨论和验证,初步明确了陈家坞槽主槽的悬沙垂线分布基本特征。     

悬浮泥沙对陈行水库原水COD_(Mn)衰减速率系数的影响

针对悬浮泥沙与长江原水CODMn的关系开展试验研究,发现悬沙对CODMn衰减存在明显的促进作用,随着水温和悬沙浓度的上升,原水CODMn衰减速率系数增加;原水中悬沙颗粒粒径分布直接影响CODMn衰减过程,细颗粒含量越高,CODMn衰减速率系数越大.现场研究显示,沉淀作用和悬沙表面的生物降解作用是陈行水库原水CODMn改善的主要原因.     

万安枢纽运行对库区河床淤积及防洪、通航影响研究

本文建立了万安库区一维泥沙数学模型，该模型采用的悬沙输移模式能较好的体现悬沙和床沙的交换机理，利用该模型对万安水利枢纽运用引起的库区泥沙淤泥、洪水期水位变化、柘水期水深变化等问题进行了分析研究。     

波浪作用下輸沙能力的计算

一、引言在推进波作用下,水貭点运动分为二部分,即对閉軌迹速度和传貭速度,封閉軌迹呈一閉合曲綫,有强烈的紊动現象;后者为一水平的輸送速度,使水体发生运移。因而波浪不仅能使泥沙悬浮,且还有一定的輸沙能力。根据軌迹速度和传貭速度的运动特征和动力特征,我們設想:使泥沙悬浮的主要因素是水貭点的封閉軌迹速度,而传貭速度則起着对悬沙的輸送作用(当水深較深时,这一假定所导致的誤差是小的)。并根据这样的观点,来分析悬沙浓度沿水深的分布,及波浪对悬沙的輸送能力。     

东大港与豆腐渣腰门交汇区悬沙潮过程及垂线分布分析

对江苏省辐射沙洲海域东大港与豆腐渣腰门交汇区水域 5号站位连续两个潮次的悬沙分层测量资料进行分析、研究 ,对该交汇区域的悬沙特征和泥沙悬浮、输移规律有了进一步的认识。分析发现该站位悬沙垂线分布主要体现为两种稳定的分布形式 ,并给出了相应拟合表达式。     

潮流对黄河入海泥沙在渤海中输运的贡献

基于ECOMSED模型研究分析单纯潮流作用下黄河入海泥沙在渤海中的输运特征。研究表明,渤海海域陆架坡度远小于内波特征参量,因此除黄河入海口附近以及其他近岸极浅海域之外,单纯潮流作用下渤海大部分海域的表层悬沙含量较低,但与实际水动力条件的空间分布格局基本一致。悬沙含量垂向分布特征明显,底边界层内因为较大的垂向湍流粘性系数,因此悬沙含量可以维持较高的水平,而底边界层之外悬沙含量迅速降低2～3个数量级;同时悬沙含量呈现出比较明显的潮周期(M2)变化特征。潮流作用下,绝大部分黄河入海泥沙沉积在黄河三角洲附近,只有少量悬沙可以发生长距离输送。黄河入海泥沙输运通量在口门外呈现一对涡状结构,成为水下三角洲南北两侧泥质沉积区形成的主要机制。