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水利工程论文-长江口细颗粒悬沙浓度垂向分布.doc

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水利工程论文-长江口细颗粒悬沙浓度垂向分布.doc

水利工程论文-长江口细颗粒悬沙浓度垂向分布摘要:在长江口利用“声学悬沙观测系统”观测到大潮四种典型的高时空分辨率细颗粒悬沙浓度声学垂向分布图和垂线分布曲线。悬沙浓度垂线分布曲线表明:(1)在涨潮时呈L形,悬沙浓度的垂向变化梯度小(浓度小于1.0g/l)。(2)在涨急时呈射流形,射流顶的悬沙浓度达10g/l,悬沙浓度的垂向变化梯度大。(3)在落潮时从水面到水底悬沙浓度按指数增加,可能代表恒定均匀流中悬沙处于平衡条件的分布,泥沙垂向扩散系数εS在数值上大约是泥沙颗粒沉降速度ωS的两倍。(4)在落急时是不连续,并且在水体中部呈射流形,悬沙浓度的垂向变化梯度大。关键词:长江口细颗粒悬沙浓度高时空分辨率声散射1前言Kirby和Parker[1]首次用LUTOCLINE(泥跃层)一词描述潮汐河口粘性细颗粒悬沙浓度垂向分布的不连续性,即垂向悬沙浓度出现明显的变化。此后,泥跃层和近底高含沙层被发现普遍存在于许多高浑浊的河口海湾[2~5]。Ross和Mehta[6]、Smith和Kirby[7]以及Wolanski等[5~9]详细地研究了泥跃层和近底高含沙层的动力特性,并建立了相应的数学模型。这些研究加深了我们对潮汐河口近底水—泥相互作用的认识,这种相互作用控制整个潮汐河口细颗粒泥沙的输移过程。在海岸工程应用上,如河口航道、港口、码头和系船池,需要对细颗粒泥沙运动定量化。由于河口悬沙浓度随深度迅速变化,因此,悬沙浓度的精确观测是一个关键。至今,为了获得近瞬时的悬沙浓度的垂向分布,已发展了许多新的技术。特别是声学技术被广泛应用于海洋中悬沙浓度的测量[10~13],使我们能得到高时空分辨率悬沙浓度垂向分布;但是声学技术尚未广泛应用于河口粘性细颗粒悬沙浓度的连续观测。国内,在河口细颗粒泥沙输移现场观测研究中,悬沙浓度资料大多依赖于野外水样的采集[14~16]。Li等[17]利用光学测沙系统研究了浙江椒江河口细颗粒泥沙输移。本文作为“声学悬沙观测系统”在长江口北槽口外悬沙运动研究应用的系列成果[18~20],其目的是为了解河口细颗粒悬沙浓度近瞬时垂向分布提供一种较好的途径。2研究的区域和方法长江口是一个中潮河口,平均潮差是2.0m,悬沙年平均达4.905′15″)(图1)进行了28h连续观测(图2)。观测数据的采集工作是在东海舰队东调221军舰上完成的。用于测量悬沙浓度垂向分布的ASSM型声

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