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水利工程论文-长江口细颗粒泥沙过程.doc

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水利工程论文-长江口细颗粒泥沙过程.doc

水利工程论文长江口细颗粒泥沙过程摘要本文对长江口细颗粒泥沙过程研究进行了总结,并提出了今后重点研究方向1)长江口细颗粒泥沙是非均匀沙,其运动机理究竟如何2)大规模水利工程究竟如何影响长江口最大浑浊带3)在长江口细颗粒泥沙过程的数学模拟中,如何考虑河口波、流相互作用耦合及其对近底细颗粒泥沙输移的影响4)整个长江口水域瞬时、连续的水深、含沙量、地形变化资料的获取技术和方法的改进,以提高长江口细颗粒泥沙过程数学模拟的精度。5)长江口悬沙以拉格朗日模式输运,而过去大多悬沙观测调查是在欧拉模式中进行,如何进行欧拉和拉格朗日模式对比研究6)风暴潮、台风等对长江口细颗粒泥沙运动的影响。关键词长江口最大浑浊带细颗粒泥沙1引言长江口是长江注入东海的入海口,自徐六泾以下经过三次分汊,共形成四个入海通道。崇明岛将长江口分为南支和北支长兴岛和横沙岛又将南支分为南港和北港南港又进一步被九段沙分为南槽和北槽图1。根据大通水文站多年统计资料,长江多年平均流量29500m3s1。长江口外潮汐为正规半日潮,口内为非正规半日浅海潮。长江口为中潮河口,根据中浚站多年统计资料,多年平均潮差为2.66m。长江口波浪主要为风浪以及风浪和涌浪的混合浪。长江口水域的沿岸流主要为苏北沿岸流。长江口实测最大年输沙量为6.78亿t,最小图1长江口略图SketchmapofChangjiangRiverEstuary年输沙量3.41亿t,年平均输沙量大约有4.66亿t1。每年由上游携带来的泥沙中有50左右在长江口水下三角洲地区沉积下来,成为形成长江口拦门沙的主要成份。长江口细颗粒泥沙过程的研究主要起因于1海洋科学陆海相互作用中长江河口动力学的基础理论研究2长江口深水航道的维持整治、疏浚3长江河口水环境、污染物的处理的日益恶化。长江口细颗粒泥沙过程主要研究径流、潮流、波浪、科氏力及沿岸流与细颗粒泥沙、淤泥质底床相互作用。长江口细颗粒泥沙过程研究可以揭示长江口淤泥底床侵蚀、堆积过程的机制2和长江河口演变规律3,深入理解长江口细颗粒泥沙过程,是海岸带陆海相互作用(LOICZ)的重要基础研究内容,具有重要的科学理论意义。而且对港口航道回淤有重要影响的浮泥形成运动机制、时空分布规律得到进一步认识,并从而得到工程措施所需的科学依据,特别对上海市的长江口深水航道建设有重要现实意义。长江口细颗粒泥沙过程研究成果大量来自海洋学家(河口海岸学、物理海洋学)、土木水利工程师海岸工程师、流体力学家(环境流体力学)的文献、著作。本文的目的1是力图把这些文献(以正式发表的文献为准,不包括研究报告)汇集起来,对长江口细颗粒泥沙过程的研究进行总结2究竟我们对长江口细颗粒泥沙过程了解多少3究竟长江口细颗粒泥沙过程还有哪些问题值得研究2长江口细颗粒泥沙特征河口水体中含有大量细颗粒泥沙,即粒径小于0.004mm的粘土和一定比例的粉沙粒径在0.0044~0.062mm之间。细颗粒悬沙一般并不是以单颗粒的形式存在,往往同附近其它大量的悬沙颗粒结合在一起,并形成一定的结构,这种相邻颗粒在一定条件下结合成集合体的作用被称为絮凝作用,通过絮凝作用结合而成的这种结构体称为絮凝体。长江口悬沙或底沙,粒径均以10kgm3及粘性淤泥底床三个不连续面的判别指标,这些成果对泥沙再悬浮、近底泥沙输移,浮泥的形成与消散、底沙与悬沙交换等问题的深入研究开创了新的实验途径。具体地讲,有以下几个方面的进展8.1连续的、高时空分辨率的河口细颗粒悬沙浓度垂线分布在长江口深水航道北槽,利用声学悬沙观测系统观测到大潮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。研究结果表明①在涨潮时呈L形,悬沙浓度的垂向变化梯度小浓度小于1.0kgm3。②在涨急时呈射流形,射流顶的悬沙浓度达10kgm3,悬沙浓度的垂向变化梯度大。③在接近涨憩时,悬沙浓度的垂向梯度小。④在落潮时从水面到水底悬沙浓度按指数增加,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。⑤在落急时不连续的,水体中部呈射流形,悬沙浓度的垂向变化梯度大。⑥在接近落憩时,悬沙浓度的垂向梯度适中。

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