二维均匀流悬沙垂向扩散系数的实验研究

利用波-流-泥沙实验水槽,进行二维均匀流输沙实验,研究悬沙浓度垂向分布、悬沙扩散系数及其垂向分布.结果表明,悬沙浓度沿垂线分布与Rouse公式吻合良好;悬沙垂向扩散系数与水流紊动垂向扩散系数成正比;悬沙垂向扩散系数的垂向分布可用抛物线描述,其最大值与水动力和泥沙条件紧密相关.     

长江口启海港枯季悬沙浓度的特征分析

分析2012年枯季启海港海域的实测水文泥沙数据,得到如下结论：该港区海域的悬沙浓度与流速成正相关关系;悬沙浓度的峰值一般出现涨、落急后。港区海域悬沙浓度在垂向上分布为：斜线型、准直线型和混合型,近岸水域的泥沙在中上层运动紊乱,离岸水域的泥沙紊乱则集中在下层。盐度对泥沙的再悬浮作用起一定作用,在流速较大时,底部悬沙浓度变化幅度很小,最大含沙量出现在中层。     

长江口北槽下游河道悬沙浓度垂向分布特征研究

根据2013年10月26日至11月9日在长江口北槽下游河道从小潮到大潮连续14 d的现场定点水沙观测数据,对北槽下游河道悬沙浓度的垂向分布特征进行了研究,并探讨了盐度梯度和流速大小潮变化对悬沙浓度分布的影响.结果表明,北槽下游河道的水动力条件存在显著的大小潮差异,小潮具有流速弱、悬沙浓度低、盐度梯度大、盐度分层显著的特点,而大潮则具有流速强、悬沙浓度高、盐淡水混合程度高、盐度分层弱的动力特点.受较大盐度梯度和弱流速的影响,小潮期间的悬沙浓度分布主要为阶梯型和L型,强盐度密度分层使悬沙难以扩散到水体表层,高浓度悬沙仅出现在水体中下部.在强流速和弱盐度分层的影响下,大潮期间的悬沙浓度分布主要为线性分布,悬沙能够扩散到水体表层,盐度密度分层对悬沙浓度分布的影响显著削弱,在落潮后期悬沙浓度分布表现为典型的垂线型分布,悬沙在水体中充分混合.研究表明,小潮和大潮的悬沙浓度分布基本偏离Rouse分布,仅在小潮落憩时刻符合.在大潮期间,实测的线性分布都很好地符合Soulsby公式,利用该公式能够很准确地预测这些浓度分布.     

长江口北槽口外细颗粒悬沙沉降速度

提供了一种计算长江口外细颗粒悬沙沉降速度的方法,利用流速仪和声学悬浮泥沙观测系统,获得了长江口北槽口外大潮水流、悬沙浓度垂线分布资料,采用落憩时刻的悬沙浓度７条垂线分布资料,通过Ｒｏｕｓｅ公式拟合,计算了与悬沙浓度垂线分布曲线相对应的细颗粒悬沙沉降速度,计算结果相对集中于３．０－４．０ｍｍ／ｓ。     

长江口及其邻近海域洪季悬沙分布特征分析

基于近几年大量的实测资料,对长江口及其邻近海域洪季期间悬沙浓度的时空分布特征进行了分析.结果表明,悬沙浓度空间上以杭州湾测点最高,其次是长江口内、长江口外,舟山海域最低;悬沙平面分布总体态势为近岸高而外海低;长江口纵向上自口内经口门向口外悬沙浓度大致呈“低-高-低”分布,沿杭州湾测点则由西向东逐渐降低;横向比较长江口外海滨四个测点发现其悬沙浓度自北向南顺次升高;悬沙浓度一般由表及底逐渐增大,但在不同水域其主要呈现的垂线结构类型则有所不同.时间上由于潮流的大小潮和潮周期变化,悬沙浓度还存在大小潮和涨落潮周期变化.另外,对长江口及其邻近海域悬沙浓度时空分布特征的原因进行了初步分析.     

挟沙水流速度与含沙量垂向分布关系探讨

采用数据拟合构造的挟沙水流掺混长度,结合Prandtl掺混长度理论,得到新的挟沙水流流速分布。类比动量传递系数表达式与掺混长度的关系,结合挟沙水流流速分布公式,得到新的含沙量垂线分布公式。分别利用水槽及河道实测资料验证,结果表明流速公式与含沙量公式可以客观准确地描述流速、含沙量垂向变化规律,对含沙量有更高的精度。误差分析表明:近底层流速误差较大,说明底部边界层的选取与判别仍需深入探究;近表层含沙量误差较大,说明含沙量参考点的选取在理论上仍需研究,以摆脱其随机影响。     

长江口深水航道北槽口外悬沙浓度垂向分布

在长江口深长航道北槽，利用“声学悬潲观测系统”观测得到了大潮不同潮时近瞬时高时空分辩率细颗粒悬沙浓度垂直向分布，此外，还观测了流速和和盐度地垂线分布，在涨潮初期，悬沙浓度的垂向分布均均匀，在接近涨憩时，悬沙浓度的梯度小，在落潮时，悬沙浓度随水深水面到水底按指数递增，可视为恒定均匀流中悬潲处于平衡条件的分布，泥沙垂向扩散系数εｓ可用泥沙颗粒沉降速度ωｓ的两倍来近似，在接近落憩时，悬沙浓度的垂向梯度适     

ADCP在琼州海峡悬沙观测中的应用

根据琼州海峡西口一测站4个季节的声学多普勒流速剖面仪(简称ADCP)回波强度数据以及现场采集的水样反演了悬沙浓度(SSC).结果显示,春季悬沙浓度为0.017～0.05 kg/m3,平均0.025 kg/m3,夏季悬沙浓度为0.012～0.026 kg/m3,平均0.017 kg/m3,秋季悬沙浓度为0.012～0.074 kg/m3,平均0.028 kg/m3,冬季悬沙浓度为0.012～0.1 kg/m3,平均0.028 kg/m3,悬沙的沉积和再悬浮跟潮流密切相关,各季节流速的不同导致夏季悬沙浓度明显的小于其他季节,大小潮流速的差别导致大潮期间的悬沙浓度大于小潮期间的悬沙浓度.观测点海水和悬沙由表到底都是全年向西输送,春季净输沙量为-7.5×104 kg,夏季净输沙量为-1.3×104 kg,秋季净输沙量为-3.03×105 kg,冬季净输沙量为-1.05×105 kg.     

石油在明渠含沙水流中的垂向浓度分布

从理论和实验两方面，对明渠水流中悬沙吸附乳化油的特性进行研究，得出了相应的吸附参数和吸附量；应用单元控制体系法建立了数学模型，对明渠油浓度问题采取分层求解，最终得出石油经悬沙吸附后在明渠含沙水流中的垂向浓度分布。根据计算结果，油浓度沿水方向将明显减小。     

长江口枯季水动力悬沙特征与再悬浮研究

2004年2月13~22日枯季大小潮期间在长江口北港、口门及口外进行了水动力、悬沙浓度和盐度的全潮观测,并对数据进行分析,同时对研究区域的再悬浮/沉降通量进行计算,进而讨论长江口枯季水动力和再悬浮特征.结果表明,长江口外以潮流作用为主,但流速、悬沙浓度和盐度的分布和变化仍与径流作用有关,观测期间再悬浮现象不显著.北港内及口门处,径流作用较强,盐度较低,落潮流速大于涨潮流速,当流速较大时,底部再悬浮作用显著.计算结果表明,再悬浮通量的数量级为10-3~10-6kg m-2s-1,沉降通量为10-9~10-10kg m-2s-1.     

基于分数阶对流扩散方程的悬沙垂向分布

为模拟荆江河段的悬移质含沙量在近底区域内异常偏高的分布特性,对比分析了平衡态方程(Rouse公式)、非平衡态方程(韩其为公式)和分数阶方程在描述荆江河段次饱和悬沙垂向分布的适用性。分析结果表明:平衡态方程不能描述强次饱和态悬移质含沙量的垂向分布特性,非平衡态方程在水深大部分区域应用较好但不适用于近底区域,分数阶方程可以较好地描述强次饱和水体含沙量在全部水深区域包括近底层的异常变化,但对公式中新出现的分数阶参数需合理取值。     

悬移质含沙量的垂线分布规律探讨

初步探讨了二元明渠紊流扩散的时均结构和悬移质含沙量的垂线分布规律。研究结果表明，紊流垂向扩散系数的分布自边界附近向水面逐渐增大，在水面附近达到最大值；建立的含沙量垂线分布与近年来实测得到的水流脉动强度的生垂线分布规律相同，即最大值位于临底附近，由此向水面附近逐渐衰减但不等于零，向床面层快速快速衰减趋向于零；悬浮指标在垂线上是一个变量。     

基于B超成像的低含沙量测量

提出了一种利用B超成像技术来测量含沙水流中低含沙量及其垂线分布的新方法.该方法利用B超仪对水中悬浮沙粒直接进行成像,得到水中沙粒的光斑图像信号.提取和分析图像信号的特征量,结果表明特征量沙粒光斑的像面积浓度和灰度面积浓度在一定浓度范围内与实际含沙量之间存在着良好的对应关系,利用这种关系可以实现低含沙量的测量.并讨论了沙粒粒径、材质和水流速度对测量结果的影响及其补偿方法.试验证明,该方法适合于体积浓度小于4.0‰(重量浓度约为10kg/m3以下)的低含沙量的测量,且具有直观可视、灵敏度高、实时性好、对水流无扰动等特点,特别适合河工模型试验中低含沙量的测量及其动态运移情况的分析.     

长江口流速和悬沙垂线规律研究

根据长江口的实测水流流速、悬沙含量及其级配资料，分析了它们变化的规律性，并用通用公式进行了验证．从研究结果可以看出：实测资料与现有理论和经验公式的拟合程度较好；在相对水深η=0.4处的流速、悬沙含量及其级配与垂线平均值基本一致，因而可用η=0.4处的流速u0.4与含沙量S0.4来计算单宽输沙率．     

感潮河流沉积物中溶解氧对硝化细菌垂向分布的影响*

该文以污染严重的珠江广州河段为研究对象,分析了感潮河段沉积物中的理化性质（机械组成、碳氮、溶解氧）和硝化细菌数量的垂向分布,并利用当地菌种,设计溶解氧浓度梯度培养硝化细菌,探讨溶解氧对硝化细菌的影响。结果表明,沉积物中的溶解氧在0～10 cm间由0.26 mg/L降低到0.02 mg/L,这主要与粉砂为主的机械组成和底栖动物的活动有关;沉积物中的硝化细菌主要受溶解氧浓度的影响,室内培养与野外实验结果对照显示,沉积物中的硝化细菌在低溶解氧条件下处于抑制状态,并导致氨氮的积累;在溶解氧浓度低于0.03 mg/L时氨氧化细菌的数量比亚硝酸氧化细菌高。     

悬移质在可见-红外波段的瑞利散射特性及其应用

本文根据散射消光原理, 建立了一种新的检测悬移质含沙量及其粒径分布的方法, 文章主要介绍了该方法所依据的理论、实地检测时所用仪器的框架图、并对具体检测时可能引起的误差进行了分析. 可见-红外分光光度法被引入到泥沙分析领域可望取代传统的光电测沙法或烘干称量法. 简单模拟实验的结果表明该方法具有可行性和诱人的应用前景.     

武汉市菱角湖沉积物中营养元素的分布特征

研究了武汉菱角湖沉积物中N、P元素的水平和垂向分布特征,采集并分析了3个深达0.5~1.0 m的沉积柱.结果表明:全湖沉积物中平均P含量为(0.76±0.23)~(1.32±0.35)g/kg.湖心点沉积物总氮含量最高,高达(10.96±0.83)g/kg,沿岸两个点总磷含量分别为(8.34±0.12)g/kg和(9.26±1.21)g/kg.在垂向呈阶段性变化,N、P呈现阶段性变化,垂向分布上40 cm以内的中表层沉积物的营养元素含量高于稳定层,但表层含量(0~20cm)反而低于中层(20~40 cm).说明对营养元素的外源控制达到了一定效果,沉积物中氮磷元素均有所降低,但沉积物中的高含量的N、P元素仍是湖泊的主要来源.     

基于含沙紊动水流掺混长度的含沙量垂线分布

根据Prandtl掺混长度理论对紊流动量传递的假设,推广得到挟沙水流中泥沙扩散对应的含沙紊动水流掺混长度。类比Prandtl动量传递系数与紊流掺混长度的关系,由含沙紊动水流掺混长度推导出与实测数据吻合较好的泥沙扩散系数,得到新的含沙量垂线分布公式,并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。