基于剖面聲吶的海底沙紋演變規(guī)律試驗研究
發(fā)布時間：2021-09-09 17:51
海底沙紋是一種尺度較小的微地貌形態(tài),對底床演變和沉積物輸運(yùn)具有重要作用。當(dāng)前對沙紋的測量方法較少,且都具有一定的局限性�；诼晠葤呙�、光學(xué)攝影和人工測量等方法,通過室內(nèi)水槽試驗來研究剖面聲吶測量沙紋的可行性,并進(jìn)一步分析波浪作用下沙紋的演變規(guī)律。試驗結(jié)果表明:剖面聲吶觀測沙紋具有很好的可行性,能夠較好地反演出沙紋的波脊間距和波高等形態(tài)特征;沙紋在發(fā)育過程中,會依次經(jīng)歷不規(guī)則沙紋、彎曲沙紋、交叉沙紋、順直沙紋四個過程,然后趨于穩(wěn)定;在5 cm波高和10 cm波高的波浪作用下,沙紋的波脊間距不超過4.5 cm,波高最后穩(wěn)定在0.5～1.5 cm。研究發(fā)現(xiàn)剖面聲吶觀測沙紋具有很好的效果,可為海底沙紋觀測提供一種新型的觀測技術(shù)。
【文章來源】：科學(xué)技術(shù)與工程. 2020,20(31)北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
波浪水槽示意圖
波浪作用下兩次試驗的水體懸浮泥沙濃度隨時間變化趨勢如圖3所示。在試驗未開始前,兩組試驗的濁度均為15 mg/L左右。在5 cm波高波浪載荷作用下,懸浮泥沙濃度在10 min內(nèi)快速上升至30 mg/L,隨后略微下降至28 mg/L,在試驗開始170 min后再次上升至30 mg/L并趨于穩(wěn)定,試驗結(jié)束后懸浮泥沙濃度緩慢降低。在10 cm波高波浪載荷作用下,懸浮泥沙濃度首先快速上升至75 mg/L,隨后增速減緩,試驗開始105 min后上升至90 mg/L發(fā)生跳躍,該時刻造波裝置發(fā)生故障停止了約1 min,隨后懸浮泥沙濃度以約0.3 mg/(L·min)的增速繼續(xù)增長,當(dāng)懸浮泥沙濃度增至120 mg/L時趨于穩(wěn)定,試驗結(jié)束后,懸浮泥沙濃度緩慢降低。
2.2.1 底床侵蝕淤積情況波浪作用下沙床高程隨時間變化趨勢如圖4所示(僅截取了0.6 m的沙床進(jìn)行研究),x軸零點即對應(yīng)聲吶在測線上的位置,x軸正方向為沙床前側(cè),色標(biāo)零點為設(shè)定的水底底面,白色區(qū)域為旋轉(zhuǎn)測量時段。在5 cm波高波浪作用下,由于波浪作用較小使得底床變化不明顯。在試驗前110 min內(nèi),在-30～-10 cm區(qū)域(前部)沙床高程略微增長,在-10～10 cm區(qū)域(中部)沙床各部分變化趨勢不一致,在10～30 cm區(qū)域(尾部)沙床被侵蝕了約0.5 cm,隨后沙床各部分無明顯變化趨勢,試驗前后沙床各部分總體約被侵蝕了0.5 cm。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于OpenFOAM近岸沙紋床面水動力數(shù)值模擬[J]. 劉緒杰,孟艷秋,劉曉建,劉誠. 水運(yùn)工程. 2019(11)
[2]波致海床液化引發(fā)底邊界高濃度懸浮體形成過程的試驗研究[J]. 崔凱,賈永剛,劉曉磊,文明征,單紅仙. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2018(21)
[3]斜向波作用下斜坡海床上管線三維沖刷特性[J]. 程永舟,楊董為,魯顯赫,黃筱云,夏波. 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2018(05)
[4]海底沙波分類與演化研究進(jìn)展[J]. 單紅仙,沈澤中,劉曉磊,文明征,朱超祁,賈永剛. 中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(10)
[5]沙紋形成問題研究綜述[J]. 崔巖. 中國水運(yùn)(下半月). 2017(06)
[6]潮灘微地貌的聲學(xué)觀測與分析[J]. 陳景東,汪亞平,朱慶光,黃蓓,吳自銀,高建華. 南京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)). 2014(05)
[7]PROCESS CONTROL OF THE SAND WAVE MIGRATION IN BEIBU GULF OF THE SOUTH CHINA SEA[J]. LI Yong, LIN Mian, JIANG Wen-bing Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190,China, FAN Feng-xin Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao, 266071, China. Journal of Hydrodynamics. 2011(04)
[8]淺水非線性波作用下沙紋床面底層流動特性試驗研究[J]. 程永舟,王永學(xué),蔣昌波,陳純. 水科學(xué)進(jìn)展. 2007(06)
博士論文
[1]海南島西南海域海底沙波沙脊形成演化及其工程意義[D]. 馬小川.中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所） 2013
碩士論文
[1]明渠沙紋演化及其湍流動力特性實驗研究[D]. 許棟.天津大學(xué) 2005
本文編號：3392524
【文章來源】：科學(xué)技術(shù)與工程. 2020,20(31)北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
波浪水槽示意圖
波浪作用下兩次試驗的水體懸浮泥沙濃度隨時間變化趨勢如圖3所示。在試驗未開始前,兩組試驗的濁度均為15 mg/L左右。在5 cm波高波浪載荷作用下,懸浮泥沙濃度在10 min內(nèi)快速上升至30 mg/L,隨后略微下降至28 mg/L,在試驗開始170 min后再次上升至30 mg/L并趨于穩(wěn)定,試驗結(jié)束后懸浮泥沙濃度緩慢降低。在10 cm波高波浪載荷作用下,懸浮泥沙濃度首先快速上升至75 mg/L,隨后增速減緩,試驗開始105 min后上升至90 mg/L發(fā)生跳躍,該時刻造波裝置發(fā)生故障停止了約1 min,隨后懸浮泥沙濃度以約0.3 mg/(L·min)的增速繼續(xù)增長,當(dāng)懸浮泥沙濃度增至120 mg/L時趨于穩(wěn)定,試驗結(jié)束后,懸浮泥沙濃度緩慢降低。
2.2.1 底床侵蝕淤積情況波浪作用下沙床高程隨時間變化趨勢如圖4所示(僅截取了0.6 m的沙床進(jìn)行研究),x軸零點即對應(yīng)聲吶在測線上的位置,x軸正方向為沙床前側(cè),色標(biāo)零點為設(shè)定的水底底面,白色區(qū)域為旋轉(zhuǎn)測量時段。在5 cm波高波浪作用下,由于波浪作用較小使得底床變化不明顯。在試驗前110 min內(nèi),在-30～-10 cm區(qū)域(前部)沙床高程略微增長,在-10～10 cm區(qū)域(中部)沙床各部分變化趨勢不一致,在10～30 cm區(qū)域(尾部)沙床被侵蝕了約0.5 cm,隨后沙床各部分無明顯變化趨勢,試驗前后沙床各部分總體約被侵蝕了0.5 cm。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于OpenFOAM近岸沙紋床面水動力數(shù)值模擬[J]. 劉緒杰,孟艷秋,劉曉建,劉誠. 水運(yùn)工程. 2019(11)
[2]波致海床液化引發(fā)底邊界高濃度懸浮體形成過程的試驗研究[J]. 崔凱,賈永剛,劉曉磊,文明征,單紅仙. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2018(21)
[3]斜向波作用下斜坡海床上管線三維沖刷特性[J]. 程永舟,楊董為,魯顯赫,黃筱云,夏波. 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2018(05)
[4]海底沙波分類與演化研究進(jìn)展[J]. 單紅仙,沈澤中,劉曉磊,文明征,朱超祁,賈永剛. 中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(10)
[5]沙紋形成問題研究綜述[J]. 崔巖. 中國水運(yùn)(下半月). 2017(06)
[6]潮灘微地貌的聲學(xué)觀測與分析[J]. 陳景東,汪亞平,朱慶光,黃蓓,吳自銀,高建華. 南京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)). 2014(05)
[7]PROCESS CONTROL OF THE SAND WAVE MIGRATION IN BEIBU GULF OF THE SOUTH CHINA SEA[J]. LI Yong, LIN Mian, JIANG Wen-bing Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190,China, FAN Feng-xin Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao, 266071, China. Journal of Hydrodynamics. 2011(04)
[8]淺水非線性波作用下沙紋床面底層流動特性試驗研究[J]. 程永舟,王永學(xué),蔣昌波,陳純. 水科學(xué)進(jìn)展. 2007(06)
博士論文
[1]海南島西南海域海底沙波沙脊形成演化及其工程意義[D]. 馬小川.中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所） 2013
碩士論文
[1]明渠沙紋演化及其湍流動力特性實驗研究[D]. 許棟.天津大學(xué) 2005
本文編號：3392524
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/haiyang/3392524.html
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