厦门湾悬沙分布特征与动力分析

利用2011年1月厦门湾3个观测站声学多普勒流速剖面仪(ADCP)回波强度数据与现场水样采集反演出了悬沙浓度,并估算了单宽输沙量.经统计分析表明,厦门湾冬季1月份整体悬沙浓度较小,西海域悬沙浓度大于东海域,近水面悬沙浓度小,由表层到底层逐渐递增;而在时序分布上,悬沙浓度变化与潮流密切相关,呈现出往复运移的趋势,并且大潮期间的悬沙浓度大于小潮期间的悬沙浓度.此外,厦门湾内单宽输沙量一般在半潮面时最大,而在湾外,单宽输沙量在接近平潮或停潮时达到最大,冬季净输沙量整体较小.     

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。     

典型潮汐水道悬沙浓度的潮控机理模拟分析

根据南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室2012年在南黄海辐射沙脊群西洋水道所获的全潮水文观测数据,分析了流速、悬沙浓度以及近底部切应力的时间变化序列.应用均衡态条件建立了悬沙浓度特征值模型,探讨了各个相关参数变化对悬沙浓度均衡态的影响.结果表明:(1)本研究区潮周期内的大部分时间近底部切应力大于沉积物临界起动切应力,再悬浮作用活跃;(2)给定初始悬沙浓度、沉降速率等参数,经过若干潮周期后悬沙浓度会达到均衡态,此时大小潮周期内侵蚀通量和沉降通量的总量相等,此后各个潮周期内悬沙浓度时间序列随潮相发生变化,但在相同潮相的情况下悬沙浓度显现出相同的时空分布;(3)若改变悬沙沉降速率大小而固定其余参数不变,则沉降速率越大,达到均衡态时的悬沙浓度特征值越低;(4)若改变再悬浮系数大小而固定其余参数不变,则再悬浮系数越大,达到均衡态时悬沙浓度特征值越高.因此,潮汐环境中的悬沙浓度特征值不仅受控于潮流的强弱,同时也受控于表层沉积物本身的性质(粒度和粘性,它们决定了沉降速率与再悬浮系数的大小).     

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。     

台风对长江口表层悬沙浓度的影响

悬沙浓度是衡量水质的重要指标,其变化对底床冲淤、生物初级生产力及土地资源保护有重要影响.以长江河口海岸区域为例,利用六个典型测站的表层悬沙浓度数据(包括徐六泾、青龙港、高桥、横沙、佘山和芦潮港),以及长时间尺度的连续风速风向、波高、波周期等资料,分析2010—2014年间台风事件对长江口表层悬沙浓度的影响特征.结果表明,在六次台风袭扰下,平均有效波高是台风前2.2倍,平均风速是台风前1.7倍.平均表层悬沙浓度短期可达到0.69 kg/m~3,是台风前(0.32 kg/m~3)的2倍,个别台风(圆规;)影响后悬沙浓度可增大4倍.另外,台风对于长江口不同河段的影响程度不同.河口下段的佘山站与芦潮港站短时间内受到台风影响最为显著,悬沙浓度分别增加167.1%、143.7%;而河口中段敏感性不高,受风速影响相对较小.据长时间尺度数据统计,悬沙浓度在风级1-4级内增长幅度较为平缓,5级以上风级越大相应的悬沙浓度变化幅度越明显.高能量的台风引起的风速和波高变化是促使表层悬沙浓度急剧变化的主要因素,在台风期间因台风影响导致的悬沙浓度变化远大于因潮汐和径流量作用的悬沙浓度变化.该研究有利于台风天气下的海岸带防护,并对多学科交叉研究有重要的意义.     

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.     

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     

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.     

潮滩微地貌的声学观测与分析

于2013年6月8日至6月9日在江苏如东潮滩进行海底地貌与沉积动力学观测.采用"差值法"从声呐数据中提取底形信息,并分析底形演化与水动力、悬沙浓度的关系.底形数据结果表明,潮周期内底床形态变化明显;分析同步的沉积动力学观测数据发现,底床形态的起伏程度与流速呈正相关关系.随着流速增加,近底部水体悬沙浓度增加,底床形态起伏程度增加;流速减小,近底部水体悬沙浓度回落,底床形态的起伏程度降低.分别分析东西向与南北向底床起伏程度与流速的关系表明,流向对沙纹的起伏程度具有重要影响,垂直沙纹走向的水流会增大底床形态的起伏程度,平行沙纹走向的水流会减小底床形态起伏程度.     

基于TM影像的长江口悬沙浓度遥感反演定量模式研究

近年来,由于水利工程等因素,长江入海径流量变化较大并导致入海泥沙量明显呈下降趋势,必会影响海岸带环境．利用遥感技术研究泥沙含量不仅速度快,效率高,周期短,而且对分析河口海岸带冲淤变化,研究流域入海物质通量、物质循环、河口沙洲变化,港口建设,航道治理以及海岸带环境管理都有十分重要韵意义．利用长江口TM影像数据以及现场采集的多个长江口表层悬沙浓度数据,建立悬沙浓度遥感定量反演模式．通过对遥感数据预处理,运用不同的悬沙反演模式进行回93分析,得到低浓度悬沙水体运用多项武模式反演效果较好,高浓度表层悬沙水体运用乘幂模式反演效果较好,同时应用Arcgis软件绘制成悬浮泥沙空间分布图,并归纳出长江口悬沙分布和输移的基本规律．     

珠江口虎门小尺度动力结构及凫洲水道对其影响的数值研究

应用Ecomsed模式，对黄埔—内伶仃区域采用曲线网格技术，从动力机制上分析珠江口虎门小尺度动力结构，结果表明：虎门上、下游呈现双向、不对称射流体系；凫洲水道的西侧注入射流体，严重影响着虎门的动力、沉积系统；落潮时，高浓度的悬浮泥沙通过凫洲水道，绕过鸡抱沙向东南呈舌状注入伶仃洋。     

珠江虎门口动力结构研究

虎门口是珠江八大入海河口之一,其形成是上游河流携带泥沙在两基岩岛侧淤积延伸的结果,属潮汐优势型河口。口门上、下游方向水面放宽,形成了独特的双向不对称射流体系,通道口以北为涨潮优势流,通道口以下南为落潮优势流;基于几个重要的河口参数和滤波技术,从双向射流,密度环流及其对沉积物输运等方面分析了虎门口的动力结构特点:虎门动力环境中,非线性作用和摩擦力的影响均不能忽略,在密度梯度力驱动下,枯季发育了密度环流,这从浅表层沉积物的输运和低频水流的输运上得到了验证,同时,密度环流与双向射流相互交汇,更增加了射流系统的复杂性。     

明渠水流挟沙能力的进一步研究

本文根据修正维利堪诺夫重力理论,利用拜格诺建立悬移质输沙率公式的基本概念,导出了明渠水流挟沙能力公式,并用野外和室内实测资料确定了公式中悬浮效率系数K的值。通过用黄河土城子河段的实测资料验证,结果表明计算值与实测值有较好的一致性。     

伶仃洋正交曲线坐标网格的生成及在虎门双向射流数值模拟中的应用

为满足虎门口小尺度动力结构和双向射流系统的研究,采用求解泊松方程方法生成黄埔-伶仃洋区域的曲线网格．并应用得到广泛认同的Ecomsed模式对该区域进行了二维流场试算,得到了合理的结果．结果表明,生成的伶仃洋曲线网格可以反映虎门的射流流态,可用于对虎门小尺度动力结构和双向射流系统进一步的深入研究．     

Equilibrium bed—concentration of nonuniform sediment

Knowledge of the equilibrium bed-concentration is vital to mathematical modeling of the river-bed deformation associated with suspended load but previous investigations only daelt with the reference concentra-tion of uniform sediment because of difficulties in observation of the bed-concentration.This work is a first at-tempe to develop a theoretical formula for the equilibrium bed-concentration of any fraction of nonumiform sedi-ment defined at the bed-surface.The formula is based on a stochastic-mechanistic model for the exchange of nonumiform sediment near the bed,and described as a function of incipient motion probability,non-ceasing probability,pick-up probability,and the ratio of the average single-step continuous motion time to static time.Comparison of bed-concentration calculated from the proposed formula with the measured data showed satisfac-tory agreement,indicating the present formula can be used for solving the differential equation governing the notion of suspended load.     

LANDSAT MSS数据和混浊海水的频谱分布关系的定量分析(英文)

本文首先阐述了利用LANDSAT地球资源卫星多光谱扫描数据,在ERDAS(地球资源数据分析系统)上,通过细心地选择“训炼子区”,对中国黄河口水域的泥沙分布进行了监督性分类。同时本文详尽地论述了通过合理选取初始值与边界条件,利用高斯-赛得尔迭代数学方法对黄河口上空大气层的瑞利散射效应进行了理论计算,进而对相应研究区域的MSS数据进行了大气参数校正。在现有的地面不同泥沙含量的水体反射光谱特性数据的基础上,对不同频带进行泥沙与反射光谱的回归分析,并通过F-检验得出某一频带的最佳回归方程。最后求导出黄河口水域的泥沙分布。     

冲淤平衡状态下悬移质挟沙力级配的分析研究

基于泥沙运动的起动和止动条件分析了悬移质泥沙和床沙交换的内在机理，并根据这一机理推求了冲淤平衡状态下悬移质挟沙力级配的计算公式。经渭河实测资料验证，计算值与实测值基本相符，表明该计算公式具有良好的适用性，可在泥沙数学模型中参考应用。     

沙质海岸河口航道回淤计算方法及其应用

从沙质海岸的水流泥沙运动基本理论出发,提出了沙质海岸河口泥沙回淤计算模式,推导出了适合闽江通海航道挖槽回淤计算的稚移质输沙率公式和悬移质回淤强度计算公式,利用该公式计算闽江口二期航道回淤的结果与实际情况一致。对闽江口深水航道回淤进行了预报计算。