悬浮泥沙反射光谱特性和泥沙量估算试验研究

通过实验室含沙水体的配比试验，对不同浓度含沙水体进行了光学特性测量，建立了不同悬沙含量遥感反演模型，结果表明：1）确立的水体光谱反射率和悬沙浓度之间的数值关系，为用卫星遥感技术探测表层悬沙浓度做了基础性的研究，取得了令人满意的效果；2）悬沙水样的敏感波段位于700nm～720nm，730～750nm和800～850nm；3）利用主成分分析方法结合多元线性回归可较为精确地估算悬沙含量，其模型反演能力明显优于敏感波段线性模型。对于浓度范围为0．1905g／L～3．6991g/L的悬沙水体，主成分回归模型反演精度更高，反演值和实测值的平均相对误差仅为5％左右；4）用实验室含沙水体配比方法进行的悬沙浓度与光谱关系的研究，其数据采集的同步性好，精度可靠。     

长江口二维非均匀悬沙数值模拟

针对长江口水流泥沙运动的特点建立了非均匀悬沙的平面二维数值模型。在模型中考虑了波浪对流场的影响和对水流挟沙力的影响 ,在确定悬沙絮凝沉速时考虑了泥沙粒径、盐度、含沙量及水流紊动的影响。悬沙模型建立在曲线坐标下 ,悬沙输运方程采用破开算子的方法求解 ,平流项采用UltimateQuickest格式求解 ,提高了计算的精度。通过实测资料对数学模型计算的悬沙含量进行检验 ,表明它较好地反应了长江口地区泥沙的运动规律     

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。     

九龙江口-厦门湾悬沙浓度及多岔口潮汐汊道泥沙输运的数值模拟

基于环境流体动力学模型(Environment Fluid Dynamic Code/EFDC)水动力和泥沙模块,该文针对九龙江口-厦门湾水域潮动力强、浅滩面积大的特点建立二维潮流泥沙数学模型并利用实测数据进行校验。模型精简适用,成功反演了该水域的水动力场和悬沙浓度场,并能正确反映浅水区域的水沙运动特征。结果表明:在潮流作用下,厦门湾水体中悬沙浓度由外向内递增,悬沙随着潮流的涨落在湾内外作中-长距离的往复运动。湾内特别是浅滩区,大潮期悬沙浓度大于小潮期且浓度随潮变化明显,小潮期悬沙场则较为稳定。采用抓斗式挖泥船(源强Q=7.5 t/h)在翔安东南侧浅滩疏浚作业对邻近保护区基本无影响,但翔安南部"五岔口"型潮汐汊道存在能远程输运近岸疏浚泥沙的"泥泵式"水动力场,促使形成环绕厦门岛东海域的带状悬沙分布,该文进一步揭示了形成该分布的水动力机制。增大疏浚强度可导致白海豚保护区被污染,悬沙带宽度增大,浓度上升。     

悬沙淤积问题的湍流液-固两相流动的数值模拟

本文从湍流两相流动基本理论出发，建立了挟沙水流的湍流液-固两相流动的时均方程组和封闭模型.结合实际工程建立了定常悬沙淤积的二维水深平均的全场模型以及准三维模型.数值预报与潮汐水流物模试验比较表明：二维水深平均的全场模型模拟所得回流区内旋涡外缘的悬沙淤积量大于涡心处的悬沙淤积量，这一数值预报结果与物模试验结果不符，说明二维水深平均全场模型不适宜于预报悬沙淤积；准三维模型模拟所得回流区涡心处的悬沙淤积量大于旋涡外缘处悬沙淤积量而且回流区中的悬沙淤积厚度的数值预报结果与物模试验结果比较接近，这说明准三维模型用来预报回流区的悬沙淤积是可行的.     

悬沙淤积问题的湍流液固两相流动的数值模拟

本文从湍流两相流动基本理论出发，建立了挟沙水流的湍流液固两相流动的时均方程组和封闭模型．结合实际工程建立了定常悬沙淤积的二维水深平均的全场模型以及准三维模型．数值预报与潮汐水流物模试验比较表明：二维水深平均的全场模型模拟所得回流区内旋涡外缘的悬沙淤积量大于涡心处的悬沙淤积量，这一数值预报结果与物模试验结果不符，说明二维水深平均全场模型不适宜于预报悬沙淤积；准三维模型模拟所得回流区涡心处的悬沙淤积量大于旋涡外缘处悬沙淤积量而且回流区中的悬沙淤积厚度的数值预报结果与物模试验结果比较接近，这说明准三维模型用来预报回流区的悬沙淤积是可行的．     

淤泥质海岸半封闭港池回淤规律的初步研究

根据粘性细颗粒泥沙特性,考虑絮团动水沉降相似要求,选用木粉作模型沙,在连云港模型内进行定床浑水悬沙试验,研究连云港西海堤建成后各种半封闭港池条件下泥沙回淤规律,     

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。     

淤泥质海岸半封闭港池回淤规律的初步研究

根据粘性细颗粒泥沙特性，考虑絮团动水沉降相似要求，选用木粉作模型沙，在连云港模型内进行定床浑水悬沙试验，研究连云港西海堤建成后各种半封闭港池条件下泥沙回淤规律。     

ADP与OBS观测悬沙浓度实验对比研究

光学(OBS)和声学方法(ADP/ADCP)进行现场悬沙浓度观测,是目前悬沙浓度变化研究的重要方法.在长江河口,利用ADP、OBS对水体悬浮泥沙浓度进行大、小潮周期现场定点同步观测:(1)在水平方向上,ADP、OBS观测悬沙浓度具有同步峰值变化,但ADP峰值变化要比OBS平缓;(2)在垂向上,从表层到近底层,悬沙浓度逐渐增加,增加幅度在不同特征时刻、不同水层有较大差异;(3)大、小潮期间,ADP、OBS观测的悬沙浓度与传统方法得到的悬沙浓度的平均相对误差都小于20%;(4)ADP声强信号与OBS浊度、ADP与OBS观测的悬沙浓度,分别具有较好的相关性.主要结论,OBS可观测传感器附近的悬沙浓度,具有较高的精确度;ADP在观测不同水层水动力参数的同时,可同步提取不同水层的悬沙浓度信息,并且对周围水动力环境没有干扰;在特征时刻取悬沙水样率定OBS和ADP,也可用OBS率定ADP,ADP和OBS观测悬沙浓度结果可以相互验证.可见,利用声学与光学仪器进行现场联合观测,可以提高现场悬沙浓度观测的时空分辨率和准确度,同时,也为深入研究悬沙浓度变化的机制、机理,以及悬沙通量计算提供了一个有效而可靠的途径.     

基于水流黏滞性的模型沙选择

对于研究泥沙问题的全沙动床模型试验,模型沙的设计是整个模型试验的关键。当原型泥沙粒径过小,不考虑模型与原型的温度差异时,按比尺计算得到的天然模型沙粒径太小,通常不易获得。因此在满足悬移相似条件下,通过控制试验水温,根据不同温度及不同水黏滞系数ν,得到合理的颗粒粒径从而优化模型选沙。在原温和变温两种条件下分别计算所选泥沙的沉速和沉速比尺,表明改变温度所选的模型沙粒径是合理的,用较大粒径天然沙模拟原型较细沙,既满足沉速相似也满足悬移相似要求。试验验证结果表明模型沙选择满足设计要求,模型设计合理。     

受潮汐影响的镇江内湖水沙通量研究

内湖与长江直接相通,在径流与潮流双重作用下,其水量、悬沙交换规律复杂多变.本文建立了内湖二维水流-悬沙耦合数学模型,在有限体积法框架下应用通量差分裂(FDS)格式计算模型中各跨单元边界的数值通量,基于内湖野外同步监测数据对模型进行了率定验证;选择典型年及典型潮汐过程,对不同时间尺度下内湖与长江水沙交换过程进行数值计算,结果表明:内湖水流通量、悬沙沉积量年际、年内分布较不均匀,丰水年内湖水流通量及悬沙沉积量明显高于平水年、枯水年;各典型年内,水沙交换量主要集中在洪季5月至10月,洪季水流通量与悬沙沉积量分别约占全年总量的90%与95%;内湖洪季全日潮水流通量约8 292.3万m3,悬沙沉积量约1 344.1t,明显高于枯季;潮汐作用对内湖水沙交换影响较大,在全潮最低水位时刻,内湖水流通量最小但悬沙沉积量却达到最大.     

杭州湾口悬沙浓度变化与模拟

本文对杭州湾口 1 5个测站的大、中、小潮悬沙浓度的变化规律进行了分析 ,得出大 -小潮周期流速变化和水位变化是该海区各站悬沙浓度变化的主要影响因素。通过分析研究 ,建立了单点测站悬沙浓度变化与水位和大 -小潮最大流速的关系模型 ,用该模型的计算结果与实测资料进行比较 ,拟合程度较好 ,对于整个大 -小潮周期悬沙浓度的连续变化可采用该模型进行估算。     

黄东海表层悬沙浓度次级锋面及其季节变化初探

选取了1998-2002年连续五年的比较完整的由SeaWiFS卫星水色遥感资料反演得到的黄东海表层悬沙浓度资料,辅以同期的归一化离水辐射率资料,对黄东海表层悬沙浓度(次级)锋面的分布特征及其季节变化进行了分析,得到以下结论:在黄东海海域主要存在8个悬沙浓度锋面,冬季各主要锋面都发展成熟,展现出良好的形态;在黄东海大致存在两种悬沙浓度锋面,一种是高悬沙浓度锋面,对应悬沙浓度等值线10～30mg/L,另一种是低悬沙浓度锋面,即次级锋面,对应悬浮泥沙浓度等值线2～6mg/L。悬沙次级锋面季节变化显著,2月向外海输运最远,8月离岸最近,5月和10月为过渡时期;冬半年,次级锋面的分布范围与锋面强度成反比;黄东海悬沙次级锋面的季节变化是水动力条件季节变化的结果和反映,其中风浪的掀沙作用和冬夏季显著不同的环流结构是主要控制因子。次级锋面的存在,在远源区现代沉积中心的形成中起关键作用。     

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.     

河口最大浑浊带若干机理的数值模型研究

本文运用垂向二维数值模型对部分混合型河口的深度、宽度、拦门沙地形变化以及悬沙浓度对最大浑浊带区域的环流结构，盐度和悬沙分布的影响进行了探讨，结果表明：河口拦门沙对盐水上溯有阻碍作用，它使滞流点和最大悬沙浓度中心的位置向海推移，最大悬沙浓度有所降低，河口宽度与坡变的变化会改变环流结构和盐度，悬沙分布，考虑悬沙浓度对水体密度的影响后滞流点更接近上边界，最大悬沙浓度中心更接近下边界，悬沙浓度有所降低。     

基于Landsat的黄河口近海悬沙年际分布规律研究

黄河口悬沙分布规律研究是关系河口海岸地貌演变、水体水生态研究的重要课题。通过实测资料,发现大部分泥沙在10m水深节点近岸侧落淤,且相同量级的泥沙浓度沿莱州湾西岸带呈弧形分布。利用泥沙反演模型,结合来水来沙、潮汐潮流资料,得出以2000年为界,口门沙嘴前方悬沙浓度呈明显减小趋势。强径流更容易将泥沙输送至外海海域,汛期发生的出汊摆动直接影响着悬沙的扩散运移方向。研究成果可为河口海岸地貌演变、水体水生态研究提供资料支撑。     

弯道悬沙特性试验研究

本文重点研究弯道悬沙水流的水力特征和泥沙特征变化以及弯道半径对其影响。试验表明,弯道悬沙水流水面横比降与清水相比略有差异,悬沙水流较清水时弯道水面横比降小,弯道半径越大,差异越小。水流入弯道后,水流流速、水流含沙量以及悬沙粒径均进行了重分布。弯道凹凸岸最大流速调整位置随弯道半径的减小而下移。弯道内凸岸含沙量逐渐增加,悬沙粒径也逐渐增粗,在弯道末端断面,凸岸含沙量与凹岸含沙量比值达到最大值,相应凸岸悬沙中值粒径与凹岸悬沙中值粒径比值也达到最大。弯道半径不同,泥沙在横向调整程度也不同。     

长江口南槽河道水沙特性及河床沙再悬浮研究

为研究河口地区泥沙在陆海动力共同作用下的再悬浮过程和机制,基于长江口南槽河道连续8 d的水文泥沙同步观测数据,对拦门沙河道潮流速、悬沙浓度、悬沙粒径随时间变化和河床沉积物再悬浮进行了分析研究。结果表明:涨、落潮的水动力和历时存在不对称性;水体悬沙浓度随小潮到大潮的变化而逐渐增加;水体悬沙粒径也随小潮至大潮的变化而不断粗化,但细砂含量略有增加,致使细砂类出现再悬浮现象;一个潮周期内,出现3次悬沙浓度峰值;水体悬沙浓度以及悬沙粒径的变化与流速及底床切应力都有着显著相关性。     

剪切流作用下浮泥层悬扬速率计算方法综述

浮泥的悬扬速率是反映其悬扬特性的重要指标,针对剪切水流作用下浮泥的悬扬过程,总结了表征悬扬强度的临界水动力指标,如悬扬流速、临界水流剪切力等;并进一步阐述了反映变化过程的悬扬通量计算模式,包括根据TKE方程建立悬扬模型,及基于Richardson数推算无量纲悬扬速率E,在此基础上分析了黏性、屈服应力、悬沙沉降、边壁阻力等因素对悬扬速率的影响。更深入的研究可从絮凝作用、盐度、生物扰动等多因素耦合影响或界面波的发展规律等问题展开,以期提高悬扬模型的计算精度。