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水利工程论文-淤泥质海岸挖槽回淤预测的沉积动力学途径-以杭州湾试挖槽为例.doc

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水利工程论文-淤泥质海岸挖槽回淤预测的沉积动力学途径-以杭州湾试挖槽为例.doc

水利工程论文-淤泥质海岸挖槽回淤预测的沉积动力学途径-以杭州湾试挖槽为例摘要:在淤泥质河口、海岸地区,港池和航道开挖后,挖槽内外经历着冲淤交替过程,在挖槽中由于水流作用的弱化,使得槽内淤积增加而冲刷减少,并随槽内深度增加而产生净淤积(即回淤)。挖槽回淤的沉积动力学途径,是建立在对冲淤机理分析和冲淤过程的合理概化基础上,可以构造半经验的回淤预报公式,也可为冲淤数学模型提供合理的结构和参数,关键是采用水动力强度指标,即水流及波浪引起的底部切应力τ(或摩阻流U)来界定冲淤发生的条件和衡量冲淤发生的规模;此外还必需分析和表达挖槽工程区域水体含沙量的时空分布;工程区沉积物的平面及柱状分布及其物理力学指标、沉速、淤积切力、冲刷切力、固结过程、流变参数等的实验测定。关键词:挖槽回淤预测沉积动力学泥沙特性杭州湾1前言在淤泥质河口、海岸地区,港池和航道人工开挖后,挖槽内外都经历着冲淤交替的过程;在挖槽中由于水流作用的弱化,使得槽内淤积增加而冲刷减少,与槽外相比,产生了因加深引起的净淤积,即“回淤”。挖槽回淤的沉积动力学途径,是建立在对冲淤机理的分析和冲淤过程的合理概化基础上的。通过分析与概化,可以构造半经验的回淤预报公式,也可为冲淤数学模型提供合理的结构和参数,或为动床物理模型提供确定比尺关系的依据。长期以来,水利及港口工程界广泛采用挟沙能力概念来分析挖槽的冲淤机理,用实际水体含沙量与挟沙能力的对比来概化冲淤过程,即对于某一水动力强度,水体含沙量高于挟沙能力(S>S*)时,发生淤积,至S→S*时淤积停止;当S<S*时发生冲刷,S→S*时冲刷停止。由于挟沙能力S*是与水动力强度联系在一起的,因此用实际水体含沙量与S*的对比来概化冲淤过程,可以认为其实质上是一种动力学的分析途径。另一种动力学分析途径是采用水动力作用强度指标,例如水流及波浪引起的底部切应力τ(或摩阻流速U*),与沉积物的淤积特性和冲刷特性指标(例如淤积切力τd、冲刷切力τc及相应的摩阻流速)加以对比来界定冲淤发生的条件和衡量冲淤发生的规模。这样做,从动力学角度似乎更为直接。另外,当τ<τd时,淤积可一直进行下去直至S→0,而并无某一平衡含沙量与之相对应[1];冲刷也有类似情况。采用这一途径,要求:1.1分析和表达工程所在区域的水动力作用强度,在河口、海岸工程中,一般用水流或波浪引起的底切力(或摩阻流速)表示;要考虑近岸潮波

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