潮汐环境下细粒泥沙沉降速度研究述评Ⅲ——沉速的影响因子*

作为“潮汐环境下细颗粒泥沙沉降速度研究述评”的第3部分,在前人大量理论和试验研究的基础上,对决定细颗粒泥沙沉降速度最重要的3个因子（含沙量、盐度和温度）影响沉速的方式进行了综述。通过对比与分析认为：1）含沙量是影响沉速的主要因子之一,当含沙量在一定范围内,含沙量增加沉速增加;当超越一定限度,含沙量增加,沉速反而减小,存在一个最佳絮凝含沙量区间。2）温度与沉速的关系还需进一步探索;盐度与沉速的关系也存在一定争议,可能存在最佳絮凝的盐度条件。3）含沙量、盐度和温度均能显示其对细颗粒泥沙沉降速度程度不一的影响力,且各因子对沉速的影响关系并非单一、较为复杂,不同地域、时段和区段某些关键参数的差异较大。     

潮汐环境下细颗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。     

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。     

南汇边滩的泥沙特性实验分析

南汇边滩的演变除了与该区域特定的动力环境和泥沙过程有关,絮凝也是其中的—个重要的因素。本文利用南汇边滩泥样,采用实验的方法,对泥沙特性进行分析。实验研究泥沙粒径、盐度、含沙量对絮凝的影响,得到南汇边滩地区的细颗粒泥沙与粗颗粒的临界粒径为0．03mm,最佳絮凝盐度为15‰。含沙量与絮凝的成正比,分析实验结果对南汇地区实施围垦工程有实际意义。     

细颗粒泥沙絮凝现象研究综述

概述了河口泥沙絮凝研究工作中有关絮凝机理、絮凝特性、影响河口细颗粒泥沙絮凝的若干因子。一般研究表明,泥沙颗粒越细,絮凝现象就越明显。絮团的沉降速度主要取决于絮团密度和絮团大小。水流一方面能加强细颗粒泥沙的相互碰撞,促进絮凝作用的发生,另一方面水流又具有剪切破坏作用,因此水流对细颗粒泥沙絮凝沉降的影响表现为在低流速时的促进絮凝作用和高流速时的阻滞絮凝作用。     

灌河口海域泥沙悬浮和沉降试验研究

掌握灌河口海域泥沙运动规律是开展灌河口航道整治研究的基础。以现场所取泥沙为研究对象,通过大型波浪水槽试验研究灌河口海域泥沙在不同的水深、不同的波周期和波高条件下的悬浮规律。通过静水沉降试验研究灌河口海域泥沙在不同初始浓度、不同水深下的沉降特性。结果表明,在极限波高情况下,水体上部区域含沙量较小,且沿垂线分布变化较小,但水体底部附近含沙量较大,总体上底部含沙量比上部水体含沙量大0.25~0.96 kg m^3;不同水深以及不同初始含沙量情况下,泥沙沉降速度0.08~0.20 cm s,与单颗粒泥沙沉速在同一量级,灌河口海域泥沙絮凝作用较弱。     

潮汐环境下细颗粒泥沙沉降速度研究述评I——基本概念与研究方法

在河口海岸研究领域,泥沙沉降速度是泥沙研究基础理论体系中一个最基本、最核心的物理量,它是直接表征泥沙动力学特征和影响河床底部淤积通量最重要的控制参数之一。综述分为3篇,第1部分主要从沉降定义入手分析,厘清基本概念,总结分析了细颗粒泥沙沉降速度研究方法。到目前为止,细颗粒泥沙沉降过程的环境敏感性特征已经得到普遍的认可,脱离一定的沉降环境,纯粹而笼统地认为向下运动的速度是对细颗粒泥沙沉降速度的曲解。在理论计算、室内试验和现场测量3类研究手段中,建议采用室内试验方法,但测控设备需进一步改进。     

粘土含量对粉沙质泥沙沉降速度的影响

通过对泥沙沉降试验结果进行统计整理和理论分析,研究了粘土含量对粉沙质泥沙沉降速度的影响。结果表明:泥沙沉降速度同时受泥沙中值粒径d50和粘土含量p0.004控制;沉降速度ω随泥沙中值粒径d50增大而增大;粘土含量较小时,沉速随p0.004增大而减小,粘土含量较大时,沉速随粘土含量增大而增大;粘土含量对泥沙沉速影响的分界点为20%~25%。     

上海洋山港区的自然条件及泥沙来源分析

在现场水文测验、泥沙分析等资料整理分析的基础上 ,重点对该区水沙特性、沉积物质组成及盐度变化对泥沙沉速的影响及泥沙来源问题进行了探讨。     

粘性泥沙动水沉降特性研究

河口、海岸带粘性泥沙的动水沉降特性不仅受到潮流、波浪等动力因素的作用,而且还受到盐度、含沙量和水温等因素的影响,为掌握粘性泥沙的动水沉降特性,作者通过环形水槽试验,着重探讨了水流速、含沙量、盐度和水温等对粘性细沙沉降的影响,结果表明,粘性泥沙的动水沉降主要受制于动力因素的影响,而随流速的减小,含沙量、盐度的影响逐渐明显.在低含沙量情况下,水温对沉降有较大影响,必须加以修正.     

泥沙颗粒沉降速度计算方法比较分析

泥沙颗粒沉降速度是泥沙管道输送磨阻损失计算的关键因素。针对当前使用较多的颗粒沉降速度计算方法,包括孙玉波提出的对应不同流型的个别计算方法、Concha等人提出的以形状系数为自变量的直接计算方法、Cheng Nian-Sheng基于阻力系数和雷诺数之间关系回归得出的公式、Ahrens基于阿基米德浮力指数和雷诺数之间关系回归得出的公式、Wilson提出的在不同剪切雷诺区的分段计算方法、Weiming Wu基于大量不规则颗粒沉速回归所得的公式,分别进行了详细介绍。进行了计算验证,并与测量数据相比较。给出了关于泥沙颗粒沉降速度计算方法选用的建议。     

防泥沙VLCC压载水舱浑水水力模型试验研究

针对一款新型防泥沙VLCC压载舱设计方案开展浑水水力模型试验,重点研究了不同进水含沙粒径、不同含沙量、不同进水流量和不同进水模式对其沉沙效能的影响。经验证,该设计方案具有一定的防泥沙效能,且沉沙率受进水含沙的粒径级配影响较大,而受一定范围内含沙量的影响相对较小,较低的进水流量和间歇式进水模式有助于提高沉沙效能。     

疏浚泥水混合物电导率特性初探

为论证电导率测试法用于测定疏浚泥浆浓度的可行性,探讨疏浚泥浆电导率与泥浆浓度间的关系及影响因素,选取国内较有代表性的淤泥质土、粉土、粉砂以及细砂等疏浚泥样,配置成不同浓度的混合物,测试了配置混合物的电导率以及温度和盐度对混合物电导率的影响.试验结果表明:混合物中水的盐度、泥沙体积浓度、混合物温度等参数与混合物电导率存在明显的相关关系;泥沙粒径级配对混合物电导率也有一定影响.因此,通过电导率测试法用于测定疏浚泥浆浓度是可行的,但须注意对混合物温度和盐度的影响进行补偿或相关处理.     

瓜达尔港疏浚弃土对港内淤积的影响

在1996和2001年现场实测水文、含沙量、底质、波浪等资料基础上,利用二维潮流、泥沙数值模拟技术对工程区附近水域的潮流、抛泥后泥沙的沉积、部分细颗粒泥沙随涨、落潮流的运动情况进行了研究,同时就该部分细颗粒泥沙对航道的影响作出了评述。     

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。     

基于MP-PIC方法的泥沙静水沉降三维数值模拟研究

以MP-PIC模型为基础,采用Eulerian-Lagrangian方法,建立了描述泥沙静水沉降的三维数值模型,研究了网格敏感性、单颗粒沉速和群体颗粒制约沉降等问题。结果表明,当采用2～5倍泥沙粒径的网格尺度时,颗粒沉速模拟结果与已有经验公式相差较小,推荐使用该尺度网格模拟泥沙颗粒运动。不同粒径单颗粒泥沙沉速模拟结果与已有实验结果及经验公式吻合较好,模型可以描述不同大小泥沙颗粒运动。不同体积浓度的群体颗粒沉降特征具有中间区域颗粒沉速较大,靠近边壁处沉速较小的趋势,与Peysson等人的实验结果一致,同时群体颗粒制约沉速与理论公式也较为接近,采用MP-PIC方法能够很好地对泥沙颗粒静水沉降进行三维数值模拟研究。     

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。     

长江口南槽水文泥沙特性及河势演变分析

本文利用长江口南槽历史研究成果和近期的水、沙及地形监测资料,系统对比分析和总结长江口南槽水沙特性和河势变化规律,预测长江口河床演变趋势。结果表明:南槽主槽流态以往复流为主;拦门沙及口外河宽放宽,主槽流态逐步向外过渡为旋转流为主。南槽是南北槽悬沙输移的主通道。南槽含沙量呈"中间高,两头低"的分布特征。在涨落潮期间,拦门沙附近的最大浑浊带水体盐度与最佳絮凝盐度范围较为吻合。南槽河势滩槽格局总体稳定,但局部河势存在向不稳定方向发展的趋势应当高度重视,必要时需采取相应的工程措施。     

在线实时含沙量观测系统构建及其应用

基于某海洋工程岛隧桥梁施工项目建设,需对沉管基槽范围内水体含沙量在线实时观测。为满足海洋工程施工不受水体含沙量影响,研究设计出在线实时含沙量观测系统,实现动静态监测、数据实时上报等。文中介绍了在线实时含沙量观测系统的基本原理及构建,并结合实例分析了在线实时含沙量观测系统在不同水域水体含沙量观测中的应用和优势,可为水域泥沙观测提供数据参考。     

淤泥临界起动条件及冲刷率试验研究

本文根据试验结果,从粘性细颗粒泥沙受力分析出发,考虑淤泥密实度及粒径的变化对细颗粒泥沙间粘结力的影响,对粘性细颗粒泥沙临界起动条件变化规律进行了探讨;并对其冲刷串与水流切力的关系进行了初步研究,文中关于粘性细颗粒泥抄临界起动条件表达式经所收集到国内外实测资料验证,吻合程度较高。