长江口北槽悬沙垂线分布经验公式研究*

利用Rouse公式对长江口多次实测资料进行整理分析,得出了长江口北槽纵向悬沙垂线分布的特征,验证了描 述悬浮泥沙垂线分布的Rouse公式的适用性,阐明了利用Rouse公式推算得到的不平衡条件下泥沙沉速与实际泥沙沉速的差 异,并利用不平衡条件下的垂线分布公式和北槽悬沙垂线分布实测资料,率定和验证了不平衡输沙系数和垂线平均含沙量 的经验关系式,在此基础上,建立了适用描述长江口北槽悬沙垂线分布的经验公式,并通过实测资料得到了验证。     

河口潮流垂线流速分布与床面阻力研究

本文从液体不稳定流微分方程出发,推导了河口均质潮流垂线流速分布公式,水流切力垂线分布公式以及床面阻力公式,并用实测资料作了验证,二者基本吻合。在此基础上,应用大量的实测资料统计分析,得到了反映潮汐河口床面阻力系数变化的表达式。     

钱塘江河口细颗粒泥沙起动流速研究

采用泥沙水槽试验研究了钱塘江河口不同粒径的泥沙起动流速。针对室内水槽试验水深条件的局限性,提出了以实测含沙量过程线拐点附近相应的垂线平均流速为泥沙起动流速的方法,得到了水深范围介于0.15～13.6m、中值粒径介于0.002~0.07mm的泥沙起动流速。张瑞瑾、窦国仁公式与沙玉清泥沙起动公式对比结果表明,各公式对于浅水深的水槽试验值均有较高的计算精度,而对于大水深起动流速均明显偏大。以张瑞瑾公式为基础,通过多元回归分析法修正有关系数,建立了适合于钱塘江河口细颗粒泥沙的起动流速拟合公式。     

含沙量沿垂线分布的研究

文中以紊动扩散理论[1]为基础,针对不同的流速分布规律,提出均匀及非均匀悬移质泥沙沿垂线的分布规律,并对罗斯公式[2]和基于张洪武流速公式[3]的含沙量沿垂线分布的公式做一对比,与实测资料对比发现,后者与实测更加接近,并且克服了含沙量在水面处为0的弊端。     

悬移质运动扩散方程的应用

从悬移质运动剖面二维扩散方程出发 ,通过适当假定 ,获得了饱和含沙量垂线分布公式、悬移质运动一维质量守恒方程和剖面二维实用型方程 ;重新定义了“α系数” ,给出了理论计算公式 ,使数值模拟的理论基础和可操作性得到了强化     

平衡含沙量、平衡水深与海床冲淤计算

利用平衡含沙量原理，通过水槽试验得出悬扬型和沉降型两种平衡含沙量及相应表达式，进一步利用平衡水深概念，导出海床冲淤计算公式，利用该公式计算了上海国际航运中心洋山港区的海床冲淤变化，计算结果与物理模型试验结果一致，验证了该公式的合理性，可以应用于实际工程中。     

粉沙质海岸波浪和潮流作用下泥沙垂线分布研究

研究波浪和潮流作用下水体含沙量的垂线分布,是解析粉沙质海岸滩面泥沙在波浪和潮流作用下泥沙运移形态的重要基础。通过波浪水槽实验和现场观测资料,揭示粉沙质海岸滩面泥沙在波浪和潮流作用下垂线分布特征,并应用泥沙扩散方程,建立起半理论半经验的含沙量垂线分布公式。     

表面磁体永磁电机主磁场的分布特性

通过解析延拓的场模型,对表面永磁体永磁电机工作气隙中主磁场的分布特性－气隙系数Ｋδ、电枢计算长度Ｌδ和计算极弧系数α’ｐ,用解析法求解三个参数的数学表达式。经过适当修正,得出它们的工程计算公式,这些公式不仅有较高的计算精度,也大大简化了工程计算,多年的产品开发研制实践验证了这些公式的正确性。     

波流共同作用下泥沙扩散系数沿垂线分布的探讨

为了计算波流共同作用下含沙量沿垂线的分布,建立了沿垂线分布的泥沙扩散系数模型。通过悬沙模型反求泥沙扩散系数的方法来拟合系数。实测资料表明该模型可以比较准确地直接计算泥沙扩散系数沿垂线的分布。     

波流共同作用下粉沙质悬移质运动规律的研究

研究了波浪作用下悬移质含沙量的垂线分布规律、底部高浓度含沙水体层的高度和含沙量分布以及该层中水体的运移速度。从而得出了底部高浓度含沙水体层的输沙量计算公式,为粉沙质床面的泥沙淤积计算提供了新的方法。     

瓯江南口外浅滩含沙浓度特征

基于2010年10月瓯江南口外浅滩的泥沙实测资料,对含沙浓度的时空变化进行了分析研究。利用非线性最小二乘法拟合出了新的含沙量公式,并与刘家驹公式在不考虑波浪作用下的简式作比较,对新公式的适用性进行了探讨。分析结果表明:(1)含沙浓度从瓯江南口门向外海逐渐减小,沿岸方向的变化则存在大、中、小潮差异;(2)垂向上,含沙浓度由表层向底层逐渐增大;(3)含沙浓度具有大潮最大、中潮次之、小潮最小的特点,涨潮含沙浓度基本大于落潮含沙浓度;(4)与刘家驹公式相比,新公式的拟合结果与实测含沙量的相对误差较小,相关性较高。     

丁坝群坝田与主流水沙交换与冲淤机理综述

丁坝群不同平面布置方案下坝田与主流间的泥沙交换和地形变化是长江口深水航道回淤机理及减淤措施研究的重要内容,但以往研究不多。坝田与主流的泥沙交换及地形变化与紊流结构及时均流场有关,即与坝田-主流主界面混合层的大尺度相干结构和坝田内时均大尺度环流有关。在出水丁坝和淹没丁坝情况下坝田与主流的质量交换系数变化不大,约为0. 02左右。坝田不存在悬沙的平衡剖面(Rouse分布),悬沙和底沙均存在指向坝田的净输沙。坝田淤积达到准平衡状态需要5～6 a,但基本上在前2 a就达到了平衡。     

大丰港海域挟沙力关系式分析及应用

基于大丰港附近海域实测水文泥沙资料,对目前国内应用较为广泛的5种挟沙力关系式在大丰港附近海域进行应用计算,在此基础上,采用集中系数法和偏离系数法对计算结果进行对比分析。结果表明:河口水流挟沙力公式能较好地反映大丰港海域的水流挟沙情况,并拟合得到适用于大丰港海域的挟沙力关系式,将该公式应用于大丰港实际围垦工程中,通过建立二维水动力泥沙数学模型,计算得到的围垦后垦区海域年冲淤变化趋势,与数值模拟结果基本相同,表明该公式在大丰港海域具有良好的适用性。     

潮汐环境下细粒泥沙沉降速度研究述评Ⅱ——计算方法与公式*

作为“潮汐环境下细颗粒泥沙沉降速度研究述评”的第二部分,详细介绍了在潮汐环境下确定细颗粒泥沙沉降速度的计算公式与相关方法。通过正式文献可以考证的,关于细颗粒泥沙沉速的计算公式逾百种,每个公式均有其一定理论或经验的背景,本文系统地分析并对比了不同背景的计算公式和方法：1）以粒径为主要因子的半经验公式（武水公式、Stocks公式等）,忽略了细颗粒泥沙的基本沉降特性;2）以含沙量为主要变量的泥沙沉速经验公式,不同研究者得到的结果或者公式的参数差异较大,在没有确认其计算条件、计算方法、测量工具、适用条件前,需谨慎选择,不能简单吸纳,尤其是在盐淡水混合的潮汐环境下,其相关关系和影响因子具有较强的特定性;3）劳斯公式拟合法所得的“有效沉速”,在计算过程把不同因子导致的泥沙颗粒向下的运动均归为泥沙重力沉降过程,物理概念不清晰;4）麦克劳林公式计算细颗粒泥沙沉速,符合沉速的物理定义,其理论性和物理意义也较强。     

荆江河段高滩守护工程护底排边缘冲刷试验研究

针对长江中游荆江河段复杂的水沙条件和地形条件,建立概化水槽模型,对高滩守护工程护底排边缘冲刷开展试验研究。分别研究了不同流速、压载条件、排体长度对冲刷坑最大深度和水下稳定边坡系数的影响,提出了荆江河段高滩守护护底排边缘水下冲刷坑的计算公式,并确定了不同工况条件下荆江河段水下稳定边坡系数宜取0.5,为高滩守护工程护底排长度的确定奠定了基础。     

一种有限体积法三维港内粘性泥沙淤积模型研究

基于物理量守恒的有限体积法,建立了三维粘性泥沙运动及回淤数学模型。平面采用无结构三角形网格划分计算区域、拟合复杂海岸边界,垂向采用坐标变换技术,适应不平坦海底地形。以天津港港内泥沙回淤为例,模拟三维粘性泥沙的输运过程,得出了港内垂向分层潮流流场、垂向含沙量变化、淤积历程及淤积分布。结合实测地形资料对模型进行验证,为研究三维泥沙运动特性提供了一种新的方法。