悬移质泥沙的垂线分布

为解决Rouse公式在模拟悬移质泥沙垂线分布中的局限性,从水流的应力分析入手,通过对Einstein和Chien的泥沙试验资料进行最小二乘法拟合,得到一个新的掺混长度公式。在此基础上,得出一个新的悬移质泥沙垂线分布公式,当Rouse数等于1时,该公式与Rouse公式的相关系数达到0.9628,并且克服了Rouse公式在水面含沙量为零的缺陷。通过2010年的瓯江口各层含沙量实测资料的验证,表明新的悬移质泥沙垂线分布公式能客观反映含沙量的垂线分布规律。     

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。     

基于对数线性流速分布的含沙量垂线分布

为解决河口海岸地区非恒定流条件下的流速剖面常偏离传统的对数流速分布问题,以对数线性流速分布为基础,推导出动量交换系数,并基于扩散理论得出含沙量垂线分布公式。利用长江口及杭州湾金山海域各层含沙量实测资料对含沙量垂线分布公式进行验证,结果表明,该公式不仅克服了Rouse公式表面水体含沙量为零的缺点,而且在整个水深上与实测含沙量吻合得更好,能够较好地反映河口海岸地区含沙量垂线分布特征。     

悬移质含沙量的比热容测量方法

总结分析悬移质含沙量测量方法的代表性成果,评述各种测沙方法的适用性和突出优缺点。在此基础上,提出基于比热容原理测量含沙量的方法。该方法利用改制的比热容测量仪测定不同含沙量水体的比热容,建立含沙量与比热容之间的相互关系,进而通过测量浑水的比热容来确定水体含沙量。研究结果表明：水体含沙量与浑水比热容呈明显的负线性关系,可采用测量浑水比热容的方法来确定水体的含沙量;含沙量的测量精度与浑水比热容的测量精度密切相关。该方法从热学的角度研究水体的含沙量,旨在为泥沙动力学的研究提供新思路。     

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．     

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.     

基于两相紊流模型的悬移质泥沙运动数值模拟

为了研究河流海岸工程中悬移质泥沙运动,建立了两相流紊流的数值模型。考虑相间相对运动的影响,水相和颗粒相通过相间作用力进行耦合,雷诺方程采用κ-ε-Ap紊流模型封闭。基于有限体积法的思想,利用具有三阶精度的QUICK格式对流项处理,采用TDMA迭代方法离散方程组求解。应用该模型,计算了明渠恒定均匀流动中泥沙的垂直浓度分布。计算结果与Coleman的实验结果吻合很好,且比经典的Rouse公式更加符合实际情况。     

基于两相紊流模型的悬移质泥沙运动数值模拟

为了研究河流海岸工程中悬移质泥沙运动,建立了一个两相流紊流的数值模型。考虑了相间相对运动的影响,水相和颗粒相通过相间作用力进行耦合,雷诺方程采用κ-ε-Ap紊流模型封闭。基于有限体积法的思想,利用了具有三阶精度的QUICK格式对流项处理,采用TDMA迭代方法离散方程组求解。应用该模型,计算了明渠恒定均匀流动中泥沙的垂直浓度分布。计算结果与Coleman的实验结果吻合很好,且比经典的Rouse公式更加符合实际情况。     

宽明渠流动的流速分布及含沙量分布

本文综合了目前明渠流速分布的试验成果,建议了一个统一的流速分布公式,並在此基础上推导了一个含沙量分布公式。     

河口海岸区悬沙输运量的声学多谱勒流速剖面（ADCP）观测技术的初步研究

基于ADCP的观测原理,推导出ADCP声学信息与水体中悬沙浓度的关系,从而提出用走航式ADCP在河口海岸区域进行悬沙输运量观测的方法。通过分析长江口的观测数据表明,在高悬沙浓度的河口区,用ADCP后向散射强度与采水样得到的悬沙浓度之间具有良好的数学关系。     

泥沙在紊动状态下的垂向分布及其对氨氮吸附影响

泥沙是自然水体中污染物的主要载体,在吸附作用下,泥沙成为污染物的“汇”。泥沙的沉降、悬扬对于污染物的迁移和输运有着重要的影响。本文以三峡库区表层泥沙为研究对象,在自研的沉降柱中进行了不同紊动条件下的泥沙的垂向分布研究,对准一级动力学、准二级动力学、Elovich模型对吸附过程的拟合效果进行了对比。结果显示：（1）水体中的悬浮泥沙受多种因素影响,不同紊动强度、泥沙投加量以及不同深度下泥沙的分布有所差异;（2）泥沙对氨氮的吸附受泥沙垂向分布的影响,紊动强度及含沙量的改变会使得泥沙对氨氮的吸附过程及总吸附量发生改变;（3）准一级动力学、准二级动力学、Elovich模型都能够对紊动状态下泥沙吸附氨氮过程进行拟合,但不同模型对吸附变化的判断及趋势的预估有所不同。     

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。     

珠江口虎门悬浮泥沙浓度的测量

利用2004年虎门口ADP的反向散射声强数据，和同步采样经实验室过滤得出悬沙浓度的数据，建立了半经验公式，得到虎门高分辨率的悬沙浓度剖面的时间序列；计算的悬沙浓度与水样法测量的平均相对误差是7．4％，与目前通用的悬沙浓度测量仪器的误差相当，为提高ADP仪器使用效率，更好地研究沉积动力提供一种新的方法。     

近岸悬沙质量浓度垂向分布公式

为解决现有悬沙质量浓度分布公式积分难的问题,基于流速幂函数及摩阻流速推导出一个近岸流速垂向分布公式,并结合悬沙扩散方程推导出平衡状态下可有效避免Rouse公式在水表面为零的不合理性的悬沙质量浓度分布公式。近岸水文及泥沙实测资料验证分析结果表明：该流速、悬沙质量浓度分布公式具有较高的准确性;根据流速、悬沙质量浓度分布公式推导的悬沙输沙率公式可由初等函数表示,并能有效解决爱因斯坦方法积分难的问题。     

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。     

挟沙水流的流速分布公式

在前人研究成果的基础上,得出卡门常数取与垂线位置和含沙量相关的变量时,掺混长度Prandtl假定与试验及实测资料较为相符。进一步对比对数律与指数律的流速梯度,得出卡门常数新的表达式。将卡门常数新的表达式代入Prandtl假定,根据Prandtl掺混长度理论得到新的流速分布公式。该公式较现有指数律和对数律解决了表面流速梯度不为零的问题。经室内水槽试验结果及河道实测资料验证,该公式可以真实地描述挟沙水流的流速分布变化规律,且在高含沙水流中仍有较好的精度。     

二类水体悬浮泥沙遥感反演算法综述

鉴于二类水体本身光学性质的复杂性及其与人类生产活动的密切关系,利用遥感数据监测二类水体水质受到了国内外学者的普遍关注,成为海洋学领域的热点问题。悬浮泥沙含量是表征水质优劣的一个重要参数,众多研究致力于建立悬浮泥沙反演模型的研究,定量反演二类水体悬浮泥沙浓度。该文总结了近年来二类水体悬浮泥沙遥感反演算法的研究进展。悬浮泥沙定量反演模型大致可分为以下三类：1）利用水体光学特性和水体组分之间关系建立的经验模型;2）综合经验模型和物理模型构建的半分析模型;3）基于辐射传输模型和生物光学模型建立的物理模型。针对目前反演算法存在的主要问题,提出未来的研究需加强反射率光谱曲线研究、开发高光谱遥感数据以及综合多源数据信息等方面的内容。