本文關鍵詞：長江河口河床泥沙臨界起動應力空間分布，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：泥沙起動是研究泥沙運動的基本問題。本文著手這個問題,通過對長江河口的水沙運動規(guī)律、底質(zhì)分布特征的分析,基于物理機制以及數(shù)值試驗,得出長江河口底床臨界起動應力空間分布。本文研究可為長江河口泥沙數(shù)值模式提供泥沙物理過程關鍵參數(shù),具有理論意義和應用價值。本文工作和結論如下：1)利用現(xiàn)有長江河口的沉積物粒度、含水量資料,并參考相關文獻中沉積物數(shù)據(jù)和波流底切應力分布特性,對臨界起動應力進行分區(qū)。應用竇國仁臨界起動應力參數(shù)化公式,初步給出臨界起動應力空間分布。2)建立長江河口三維水動力泥沙數(shù)值模式、風場和波浪模型,應用觀測風速風向、有效波高驗證風場和波浪模型。驗證結果表明,風場模型計算的風速風向、波浪模型計算的有效波高與實測資料吻合良好。3)在對水動力模式流速、流向和鹽度驗證的基礎上,通過與實測懸沙濃度的比對,分區(qū)率定驗證臨界起動應力,其量值范圍在0.3-1.1 N/m2之間。在洪季,臨界起動應力南支、南港的為0.8N/m2,南槽下段和北港下段為0.7 N/m2,北槽為0.5 N/m2,北槽北導堤外淺灘出現(xiàn)1.0 N/m2高值,口外為0.3-0.5 N/m2。在枯季,臨界起動應力南支為0.8N/m2,北港上段為0.7 N/m2,北港中段為0.3 N/m2,南港為0.5 N/m2,南槽上段為0.6 N/m2,南槽下段和北港下段為0.7 N/m2,北槽為0.8 N/m2,南北槽口外的值較大,范圍在0.8-1.1 N/m2之間,10m等深線外的臨界起動應力在0.5-0.8 N/m2之間。北支的臨界起動應力洪枯季相同,由上段向下段逐漸增大,上段為0.3 N/m2,中段為0.45N/m2,下段為0.5N/m2,北支口外也是0.5 N/m2。模型率定驗證結果與竇國仁公式計算有一定的差異,竇國仁公式高估了長江河口粒級大于19μm以上、含水量小于40%的沉積物的臨界起動應力,可能是由于竇國仁公式低估了密實度對臨界起動應力的影響。差異的原因也有可能是由于采樣誤差,本文采樣時可能會出現(xiàn)只局限于表層浮沙的情況,導致在粗砂區(qū)時,含水量偏大,因此降低了密實度對臨界起動應力的影響。對于低于8 μm的極細顆粒區(qū)域來說,竇國仁公式計算結果偏大,可能夸大了顆粒間的粘結力對臨界起動應力的影響。對于粒級在8-19μm之間、含水量在40-60%之間的沉積物,竇國仁公式計算的結果與模型率定結果較為一致。在率定驗證中,發(fā)現(xiàn)由于河床的沖淤臨界起動應力在時間上并不是定常的。由于河床隨大潮和小潮變化發(fā)生沖刷和淤積,沖刷導致更密實的河床出露,底部臨界起動應力較大；新的淤積導致河床密實度下降,易于被沖刷,臨界起動應力下降。因此,本文給出了臨界起動應力隨底床沖淤變化的公式,經(jīng)模式驗證計算的泥沙濃度與實測值吻合更好。河床泥沙臨界起動應力具有洪枯季差異性。南港的臨界起動應力洪季為0.8N/m2,枯季為0.5N/m2,洪季大于枯季。這是由于南港洪枯季波流底切應力的差異性,洪季底切應力遠大于枯季,因此在洪季該區(qū)域底床更多地經(jīng)受水流的淘洗且強水流分選后的泥沙更加密實,可蝕性降低,導致臨界起動應力增大。北槽以及南北槽外的臨界起動應力枯季在0.8-1.1 N/m2之間,洪季為0.5-0.6 N/m2,枯季較洪季大,原因是由于一方面表層沉積物洪季粗枯季細,導致洪季底床粘性小,在粒徑小于100μm時,粘性力對臨界起動應力起決定性作用,而洪枯季該區(qū)域沉積物粒徑都小于100μm,因此臨界起動應力較枯季大；另一方面,該區(qū)域枯季的底切應力比洪季大到0.6 N/m2以上,枯季時底床更多地經(jīng)受水流的淘洗,導致臨界起動應力增大。
【關鍵詞】：長江河口 沉積物 泥沙臨界起動應力 三維泥沙模型 河床沖淤
【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV142.1
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-14
• 1 緒論14-22
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-21
• 1.2.1 粘性泥沙起動應力研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.2 底床可蝕性隨時間變化國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.3 長江河口臨界起動應力分布的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 本文的研究思路21-22
• 2 長江河口臨界起動應力分布分區(qū)及計算22-33
• 2.1 臨界起動應力分區(qū)依據(jù)22-28
• 2.1.1 底床沉積物資料22-25
• 2.1.2 底部切應力25-27
• 2.1.3 文獻27-28
• 2.2 臨界起動應力分區(qū)28-29
• 2.3 臨界起動應力計算29-33
• 3 三維水動力泥沙數(shù)值模式、風場模型與波浪模型介紹及驗證33-54
• 3.1 模式介紹33-46
• 3.1.1 水動力泥沙模式介紹33-46
• 3.1.1.1 控制方程組33-41
• 3.1.1.2 初始條件41-42
• 3.1.1.3 邊界條件42-44
• 3.1.1.4 數(shù)值求解方法44-46
• 3.1.2 WRF風場模型46
• 3.1.3 SWAN波浪模型46
• 3.2 模型設置46-50
• 3.2.1 ECOM模式設置46-48
• 3.2.2 WRF模式設置48-49
• 3.2.3 SWAN模式設置49-50
• 3.3 模式的驗證50-54
• 3.3.1 WRF模式驗證50-52
• 3.3.2 SWAN模式的驗證52-54
• 4 河床底部泥沙臨界起動應力的率定和驗證及結果分析54-147
• 4.1 河床底部泥沙臨界起動切應力的率定驗證54-133
• 4.1.1 洪季率定驗證55-75
• 4.1.1.1 2013年7月56-67
• 4.1.1.2 2011年8月與2010年8月67-75
• 4.1.2 枯季率定驗證75-94
• 4.1.2.1 2014年1月75-85
• 4.1.2.2 2012年1月85-94
• 4.1.3 北支率定驗證94-108
• 4.1.3.1 2010年3月94-103
• 4.1.3.2 2005年7月103-108
• 4.1.4 臨界起動應力隨床面高度變化模擬108-125
• 4.1.4.1 常態(tài)天氣算例模擬108-117
• 4.1.4.2 臺風算例模擬117-124
• 4.1.4.3 總結124-125
• 4.1.5 泥沙場驗證125-127
• 4.1.6 泥沙場時空分布127-133
• 4.2 河床底部泥沙臨界起動應力的空間分布133-141
• 4.2.1 南支137
• 4.2.2 南北港分漢口137-138
• 4.2.3 南港138
• 4.2.4 南槽138
• 4.2.5 北槽138-139
• 4.2.6 北港139-140
• 4.2.7 北支140
• 4.2.8 南北槽外及口外區(qū)域140-141
• 4.3 河床底部泥沙臨界起動應力的時間分布141-147
• 4.3.1 不同潮型變化142-143
• 4.3.2 洪枯季變化143-147
• 5 結語147-150
• 5.1 主要結論147-148
• 5.2 創(chuàng)新點148-149
• 5.3 不足與展望149-150
• 參考文獻150-157
• 致謝157-158

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 曹陽;鄒文安;;吉林省枯季地表徑流時空分布規(guī)律初步分析[J];吉林水利;2010年09期

2 z腔癡，

本文編號：380635