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。     

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。     

有浮泥水域的平面二维泥沙数学模型研究

近底泥沙存在底沙和悬沙的频繁交换,数学模型难以精确模拟,浮泥的发育更使近底泥沙边界条件趋于复杂,一个有效的平面二维泥沙数学模型需要正确处理挟沙力、起动流速、泥沙沉速等泥沙参数,本文应用罗肇森对浮泥研究得到的理论和经验公式,成功模拟了椒江口和灵江河段的潮流运动及水体含沙量分布特征,合理预测了水下地形的冲淤变化特点,对有浮泥发育的河口及近海水沙模拟研究作了有益的探索。     

三维泥沙数学模型的研究进展

对国内外近年来在三维水流泥沙数学模型的研究应用情况进行总结和评述，指出三维泥沙数学模型研究的必要性和重要性，对数学模型的基本方程、边界条件，泥沙扩散系数，泥沙沉降速度，数值计算方法等进行讨论，介绍模型的验证和应用情况，最后提出改进和完善三维泥沙数学模型研究、应用的途径。     

流速与泥沙起动概率关系研究

泥沙的起动概率研究，首先直接利用对泥沙颗粒在水流中的受力情况的分析，推导出泥沙处于临界起动状态时的近底水流流速；然后运用概率论的思想，建立其与泥沙起动概率的关系；再根据相关公式将近底流速转变为容易测量的垂线平均流速，使得泥沙的起动概率可直接通过测量水流速度来确定，为泥沙起动的研究提供了一个很好的工具。     

浅水湖泊含泥沙影响的水质模型研究

以水体中的污染物浓度(包括液相和固相)为对象,根据对流扩散过程和紊动力学原理,从理论上导出了三维水流、泥沙和污染物耦合作用的方程;方程的底边界条件采用泥沙动力学理论进行分析和处理,同时给出了含有泥沙通量形式的二维水质方程。以江苏省苏州市澄湖为例,对澄湖有底泥、无底泥时水质进行了计算。结果表明,含内源污染的水质方程的计算结果与实测值吻合更好,这也证实了含底泥影响的浅水湖泊二维水质模型的有效性和实用性。     

河口及近岸水域3维悬移质泥沙数值模型

本文详细介绍了对河口及沿海水域悬移质泥沙输移数量进行预测的3维分层总合模型。该模型运用了有限差分法求解悬移质泥沙的质量守恒和动量守恒方程以及泥沙输移方程。为求解悬移质泥沙输移方程，运用了算子分离法和高精度有限差分格式。该模型已分别对照不同水流类型和边界条件     

强潮河口悬浮泥沙浓度垂向结构分析——以杭州湾乍浦水域大潮期为例

利用在强潮河口--杭州湾乍浦水域大潮期的现场实测水文、泥沙资料,分析了悬浮泥沙浓度的垂向结构.结果表明,在涨落潮周期内,除落憩前后较短的一段时间外,由于强潮河口强烈的水动力造成水体垂向混合均匀,研究区域悬浮泥沙浓度的垂向分布符合Rouse公式;如用六点法实测的底层悬浮泥沙浓度来代替近底悬浮泥沙浓度,会造成较大的误差;根据Rouse公式拟合,选取合适的近底距离,可求出对应的近底悬浮泥沙浓度,这比利用实测的底层悬浮泥沙浓度代替更为准确和合理;实测的底层悬浮泥沙浓度对近底悬浮泥沙浓度影响很大;实测的底层流速对近底悬浮泥沙浓度垂向分布的影响较大.     

河口海岸近底泥沙的超声波特性

通过在试验室里进行的用超声波方法识别浮泥和部分固结的细颗粒泥沙底床的试验，发现粗、细颗粒泥沙在声速和声衰减方面表现出明显不同的特性。试验表明，超声波方法检测水沙交界面具有较高的分辨率并可用于对细颗粒泥沙底床固结状态的研究。尽管该测量方法有待进一步改进，但它为野外测量提供了一种新的手段。     

冰盖下散粒体泥沙起动流速的试验研究

本文通过水槽试验，对模拟冰盖流的河床泥沙起动流速进行了试验研究，探讨了冰盖流下河床泥沙起动流速的变化规律。试验表明:冰盖下泥沙起动流速与冰盖及槽底糙率的相对比值有关。     

AN EXTENDED MODELING OF TIDE-WAVE MOTION

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｏｓｔｕｄｙｔｈｅｍｏｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｉｄｅ ｗａｖｅｓ,ｔｈｅｓｈａｌｌｏｗｗａｔｅｒｅｑｕａｔｉｏｎｓ ,ｉ.ｅ .ｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｉｎｔｅｒｇｒａ ｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙｅｑｕａｔｉｏｎａｎｄｍｏｍｅｎｔｕｍｅｑｕａ ｔｉｏｎ ,ｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓｔｈｅｇｏｖｅｒｎｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎｓ.Ｂｙａｂｏｖｅｅｑｕａｔｉｏｎｓｔｗｏｅｑｕａｔｉｏｎｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎ ｔａｌｆｌｕｘｏｆｔｈｅｔｉｄｅ ｃｕｒｒｅｎｔｓａ…     

长江下游近河口段一维水沙数值模拟

长江下游大通以下河道宽阔、支汉众多，同时受径流、潮流双重作用，水沙运动非恒定性强．基于以上特点，建立了长江下游大通至徐六径具有河网特点的一维非恒定流悬沙数学模型．经验证，模型能够反映径流、潮流双重来流、来沙条件下本河段内的冲淤．     

时间变态对水流及泥沙运动的影响的初步分析

利用一维不恒定水流泥沙数学模型 ,研究泥沙实体模型试验的时间变态问题。针对上游流量和泥沙浓度呈阶梯形变化的边界条件问题 ,通过比较模型与原型尺度下的水流条件、泥沙浓度、累计淤积面积等各物理量的差异 ,定量地描述了时间变率、模型长度、水沙的不恒定性等对模型试验可能造成的影响 ,并对误差产生的原因进行了分析。     

长江口北支沉积动力变化及对人类活动的响应

人类围垦活动对长江口北支沉积动力环境的变化具有重要影响。从自然河势调整和人类围垦活动两个方面分析了长江口北支的演变情况。长江口北支于1970年修建的立新坝使得分流角几乎增大到90°,分水分沙比急剧下降,由1915年之前基本稳定的25%下降到目前的5%以下;涨潮流的含沙量远远大于落潮流,水沙倒灌,在大潮时更为明显。根据近百年来长江北支的演化过程,认为长江口的沉积动力环境变化可分为3阶段:①第一阶段(1931年以前)。自然河势调整过程,河势演变缓慢,水动力以径流作用为主。②第二阶段(1931～1970年)。受洪水造床作用和人类活动的共同影响,水动力以径流作用向潮流作用转变。③第三阶段(1970年后)。人类活动对北支沉积动力的变化过程起主导作用,涨潮流大于落潮流,净向上输沙,北支趋于淤废。     

海河口平面二维潮流水沙数学模型研究

针对海河口水沙输移及边界特点,建立了海河口平面二维潮流水沙数学模型。采用1995年10月5～6日小潮及11～12日大潮的实测资料对模型进行系统验证,结果表明,模型计算的潮流流速和含沙过程与实测资料较接近,涨潮、落潮流场与流场变化过程也较符合实际。该模型可为海河防洪排涝与河口治理开发研究提供技术手段。     

基于FVCOM的杭州湾三维泥沙数值模拟

应用FVCOM建立了三维潮流泥沙数学模型,根据实测水文资料,对杭州湾开展了三维潮流泥沙验证,结果基本满意.应用模型计算了杭州湾大潮期间涨落潮泥沙输运过程,通过平面、立面的泥沙分布特征,成功再现了杭州湾潮流泥沙的运动过程.尽管模拟精度达不到平面二维模型的水平,但为三维潮流泥沙模型在强潮河口湾的应用作了重要的探索,通过进一步完善模型参数及分析,模型可以应用于涉水建筑物对附近三维水沙影响的分析评估,可为强潮河口湾开发、水环境保护及生态建设等提供更加丰富的研究成果,具有广阔的应用前景.     

不同水文条件下通州沙河段沿程分流分沙特征

通州沙河段受径流与潮流双重作用,江中沙洲、暗滩交替分布,江心洲滩冲淤演变剧烈,航道边界条件不稳定。通过三维水沙数学模型对天然河段洪、枯季水流条件的沿程分流、分沙比及滩槽过渡断面的水沙交换特征进行分析。结果表明,通州沙东水道是主要的涨落潮通道,落潮时上游分流比约90%,往下游分流比逐渐减小至75%左右;涨潮时东水道下游分流比约70%,上游段受西水道漫滩流影响东水道分流比增至85%~90%。洪、枯季落潮期间通州沙东水道的分沙比较对应的分流比有所增加,洪季涨潮期间通州沙东水道的分沙比较对应的分流比有所减小,枯季时变化相对不明显。通州沙下段左缘水流交换和悬沙交换的格局相同,均以槽向滩为主,狼山沙右缘水沙交换通量较小。     

珠江洲头咀河段过江隧道工程极限冲刷模拟研究

珠江三角洲河网纵横交错,网河河道的泥沙来源既有上游不同径流挟带的陆域来沙,也有潮流所挟带的海域泥沙,河道水动力和冲淤特性极为复杂。以广州出海水道上段(广州-黄埔段)为例,在分析河道不同径潮组合下河道水动力特点的基础上,采用二维潮流泥沙数学模型对工程所在河道的极限冲刷进行了模拟计算。研究表明,对于三角洲复杂网河河道,认识不同的径流条件下河道的水动力特点是研究河道冲淤特性的前提。     

Numerical study of water age influenced by tide and runoff in Daliaohe Estuary in China

Based on the concept of the age, the water transport characteristics as the response to the runoff and the tide in Daliaohe Estuary in China are studied under different hydrodynamic conditions using a three-dimensional convection-diffusion model. The results show that the relationship between the average age at a specific position and the runoff could be expressed by a power function approximately. In the river channel, the runoff controls the water transport: it might take about 52 d, 27 d and 15 d for the water parcel to be transported from Sanchahe to the mouth during the dry, normal and rainy seasons, respectively. Outside the mouth, the tide is dominant even though the difference between the spring tide and the neap tide is less than 5 d, and the water parcel transports mainly along the northwest direction through the West Waterway and the southeast direction through the East Waterway. A significant age stratification emerges in the vicinity of the mouth, in which there exists a strong interaction between the tide and the runoff, and the age differences between the surface and the bottom could reach 7 d.     

Experimental investigation on diffusive contaminant release from permeable sediment layer under unidirectional unsteady flow

The interfacial diffusive contaminant（phosphorus） release from permeable sediment layer into overlying water column under a unidirectional unsteady（periodic） flow condition was experimentally measured and analyzed. The experimental results indicate that the gross diffusive contaminant release rate is substantially enhanced as compared to that under a steady flow condition, and this enhancement trend is much more pronounced in an immediate release stage. The interfacial diffusive contaminant release rate tends to increase with the increasing flow velocity, decreasing period and augmenting amplitude for the case of the unsteady flow. The additional interfacial diffusive contaminant release under the unsteady flow condition may be related to the hydrodynamic response of the diffusive boundary layer to the flow unsteadiness of the overlying water, depending upon not only the periodic thickness variation of the diffusive boundary layer immediately above the sediment-water interface modulated by the temporal flow velocity of the overlying water column but also the intensified turbulent mixing between the overlying water and the pore-water within the superficial sediment layer induced by an alternate acceleration/deceleration fluctuation during each period.