长江口12.5 m深水航道悬沙分布特征*

利用长江口12.5 m深水航道洪、枯季水文测验资料,分析深水航道悬沙的时空分布特征。结果表明：南港圆圆 沙段含沙量小,垂线分布相对均匀;北槽中段含沙量大,垂向分布不均匀。细颗粒泥沙絮凝、盐淡水分层与河口滞流点是 北槽中段形成高含沙量且垂向分布不均匀的主要原因。北槽中段含沙量的时空分布特征,与12.5 m深水航道的回淤变化特 征具有一致性,表明北槽中段的航道回淤可能以悬沙淤积为主;而南港圆圆沙段含沙量低,且垂向相对均匀,表明该区段 航道回淤受悬沙的影响较小。     

悬移质含沙量垂线分布

根据尼古拉兹实验结果拟合得到一个新的掺混长度表达式。将新掺混长度表达式与对数流速梯度相结合,得到动量传递系数的表达式。在此基础上假定泥沙紊动扩散系数与对应的动量传递系数相等,进而得到新的含沙量垂线分布公式。该公式与Rouse公式、van Rijn公式以及张瑞瑾公式相比,精度十分近似,有效地解决了Rouse公式表层含沙量为零,van Rijn公式分段表述结构不统一,以及张瑞瑾公式结构过于复杂的缺陷。利用多个海域实测资料对其进行验证,验证结果表明,新的含沙量垂线分布公式能够较客观地反映含沙量垂线分布规律。     

洋山港及邻近海域悬沙输运特征研究*

基于SWEM2D数值模型,建立了一个范围包括洋山港、长江口及杭州湾的二维水流泥沙数学模型。根据2004年5月洋山港实测水文泥沙资料,认为洋山港区域悬沙垂向切变输运较小,可忽略该项对悬沙输运的影响,采用二维泥沙数学模型能基本反映出该区域悬沙输运特点。利用2004年5月洋山港及邻近海域实测水文泥沙资料对模型计算结果进行验证,验证结果表明模型计算结果与实际情况吻合良好。在此基础上,根据模型计算结果计算了洋山港及邻近海域大、中、小潮期间悬沙输运速度。结果表明,洋山港区域悬沙主要以欧拉输运为主,斯托克斯漂移、潮泵输运为辅。该区域西口门高含沙量主要是受到长江口及杭州湾悬沙输运富集的影响。其邻近海域主要的悬沙输运在近南汇边滩以东区域分成两股,一股向北,一股沿着南汇南岸的水下泥沙通道,径直流向杭州湾,并在杭州湾的悬沙输运的带动下,向洋山港流去。     

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。     

长江口北槽深水航道回淤量计算模型研究*

把长江口北槽深水航道内2012年洪枯季两次、大中小潮的观测资料以及对应时段的航道回淤量等实测数据,引入到常用的近底层泥沙通量计算模型中,通过选取和率定其中主要的模型计算参数以及率定人工维护条件下航道内底层泥沙的沉降概率,最终建立了一个适合长江口北槽深水航道回淤量计算的数值模型,并利用洪枯季航道回淤的实测资料对该计算模型进行验证,得到较符合的结果。     

基于BP算法的泥沙含量预测研究

长江口北槽是长江的主航道，泥沙的淤积对航运和河道治理有着极为重要的影响。根据ADCP资料，应用BP算法对长江口的泥沙含量进行了研究，建立了泥沙含量预测模型并根据实测资料进行了验证，实现了根据ADCP资料推求泥沙含量，其结果满足精度要求。     

长江口北槽深水航道水沙输运特征三维数值模拟

基于长江口北槽实测水文观测资料,利用三维水流泥沙数学模型对北槽内盐水楔、水流及泥沙输运特征等进行模拟分析。结果表明:北槽中段泥沙表、底层差异明显,垂向分布不均匀,受盐水楔影响,泥沙更容易在中段聚集;泥沙北槽内输运距离较长,1个落潮过程难以输出北槽,在反复输移中跨越航槽几率大大增加,尤其北槽中下段涨转落低流速时段较长,底部含沙量较高,易形成航道回淤;输出北槽的部分泥沙水体可能在旋转流作用下经九段沙及南导堤重新回到北槽,累积循环,成为北槽内含沙量较高的重要原因。     

河口垂向二维悬沙输移数学模型

针对窄深的潮汐河口建立了沿宽度方向积分平均的垂向二维悬沙输移数学模型,潮流场的模拟采用三维MOHID模型,悬沙对流扩散方程采用Galerkin有限元法进行求解。利用该模型模拟了长江口北槽段潮流输沙过程,计算结果与实测资料较好吻合,表明了该模型能够模拟窄深的潮汐型河口地区悬沙输移过程。     

长江口泥沙输移分析

采用ADCP实测水流资料与悬沙含量实测资料相结合的方法,对长江口悬沙运动进行分析。结果表明,泥沙再悬浮由潮流驱动,造成悬沙含量变化滞后于流速的变化,悬沙含量的峰值滞后于流速峰值。悬沙运动模式与水流基本一致,也存在三种不同形式的悬沙环流输移模式,并分析了潮流量与输沙率之间的关系。     

长江口深水航道回淤量预测数学模型的开发及应用

通过对长江口径流、潮流和波浪共同作用下的泥沙运动规律的研究,开发并建立了长江口全沙(悬沙和底沙)数学模型.大量实测资料验证表明,该数学模型可以较好地模拟长江口地区的潮位、流速、流向、含沙量、底沙、分流比、南北槽地形变化和台风暴潮造成的航道骤淤情况.在此基础上采用全沙模型研究了长江口深水航道治理工程一、二、三期工程实施后航道的年回淤量和回淤分布以及发生"二碰头"和"三碰头"时的航道回淤量.一、二期工程建成后的航道实测回淤资料表明,全沙数学模型所预报的航道回淤分布和淤积总量与实测值相当接近.     

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。     

洋山港区域挟沙力公式研究*

利用基于能量平衡观点推导的挟沙力公式,考虑到洋山港海域涨落潮期间悬沙浓度存在一定差异,分别建立了 该区域涨潮时期及落潮时期挟沙力公式。利用计算底部通量切引力公式与挟沙力公式相等方法,估算了实测期间水体挟沙 力值,并以洋山港2003年10月实测的水沙资料进行率定。最后,采用洋山港2005年7月实测含沙量资料对公式计算结果进行 验证。验证结果表明,所建立的挟沙力公式具有较高精度,其计算的含沙量变化与洋山港实际情况较为符合。     

基于二阶Stokes波下海岸悬沙浓度的理论分析

分析扩散理论解决悬移质垂线分布存在的问题,介绍一种求悬移质绝对含沙量的计算方法,将近底含沙量选在紊流边界层的上边缘。采用二阶Stokes波理论求近底波浪水质点流速最大值及相应的振幅。利用现场测量资料证明公式的合理性,进而表明了公式所依据的基本理论的普适性。     

悬移质泥沙变态模型的沉降相似问题

变态河工模型垂线流速分布是不相似的。以此为基础对悬移质泥沙变态模型的沉降相似问题进行了探讨。结果表明 ,变态模型的泥沙沉降是不相似的     

多岛屿、多汊道环境下大型深水港建设中的水沙问题

洋山港海域多岛屿、多汊道,是由大、小洋山两条岛链围成的喇叭口型的海域,潮汐水道以落潮流为主、高含沙量、强潮流,泥沙运动主要以悬沙为主。通道内潮流基本为东南-西北向往复流,潮流平均流速在1.0 m/s,最大流速都在2.0 m/s以上,含沙量在1.0 kg/m3以上。根据其海域边界特点,利用任意三角形网格建立了能较好拟合洋山港海域边界的二维潮流泥沙及地形冲淤变化数学模型。应用2006年4月实测水文泥沙及地形冲淤资料进行了验证,验证结果表明,该海域潮位及定点同步垂线流速、流向、含沙量过程的计算值与实测值吻合良好,洋山港海域通道内地形冲淤变化情况和实测值接近,较好地复演了洋山港一、二期工程建设后海域流场、含沙量场和地形变化。     

南黄海辐射沙脊群悬沙特征研究

为了探明南黄海海域悬沙场的特征,以指导港口建设,通过人工神经网络,将平面二维潮流数值模型、天气图和水文测验数据联系起来,构建了平面二维悬浮泥沙模型。首先运用人工神经网络求出实测含沙量与水动力之间的函数关系,再把潮流模型和风场计算值代入此关系式,最后求出该海域含沙量平面分布。模型的计算结果表明:波浪掀沙和水流输沙是整个海域宏观水动力特征;西洋潮流水道处于冲刷状态,有利于深槽的维持;含沙量等值线与等水深线形状大体一致。