發(fā)布時(shí)間：2017-12-20 03:34

  本文關(guān)鍵詞：長江口南槽懸沙輸運(yùn)漲落潮不對稱研究　出處：《華東師范大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：河口地區(qū)的泥沙輸運(yùn)是河口開發(fā)治理的關(guān)鍵問題,對于航道和港口建設(shè)、生態(tài)保護(hù)灘涂圍墾等方面具有極其重要的影響。目前關(guān)于河口潮周期的懸沙輸運(yùn)研究雖有較多成果,但對漲潮和落潮階段的主要輸沙過程、機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)對比、剖析的研究工作卻開展甚少。開展河口漲落潮懸沙輸運(yùn)不對稱性研究是對以往研究工作的有益補(bǔ)充,對于深化和完善河口動力懸沙過程的認(rèn)識、推動河口沉積動力學(xué)和泥沙運(yùn)動力學(xué)的發(fā)展具有重要科學(xué)意義,同時(shí)也為懸沙輸運(yùn)數(shù)學(xué)模型提供必要的參數(shù)取值。南槽作為長江口第三級分汊的南汊道,入海四口之一,是輸水輸沙的主要通道。本文基于南槽中下段洪枯季3個(gè)測點(diǎn)的水沙觀測數(shù)據(jù),通過水文統(tǒng)計(jì)分析、準(zhǔn)調(diào)和分析及機(jī)制分解等方法,探究了水動力、鹽淡水混合、懸沙濃度分布及水沙輸運(yùn)機(jī)制及其在時(shí)間和空間上的差異,并探討了漲落潮輸沙不對稱性及動力要素對凈輸沙產(chǎn)生的影響。主要結(jié)果如下:(1)通過潮流的準(zhǔn)調(diào)和分析得到的M4和M2分潮振幅比表明南槽中段枯季具有潮波變形,且由M4和M2分潮的相位角差值可知得南槽中段測點(diǎn)枯季為漲潮占優(yōu)。然而實(shí)測資料顯示,S1測點(diǎn)枯季大小潮均為落潮優(yōu)勢流。這兩種判別方法差異的出現(xiàn)正反映出徑流在漲落潮不對稱中的重要作用。南槽測點(diǎn)漲落潮流速不對稱現(xiàn)象十分顯著,漲潮歷時(shí)均小于落潮歷時(shí),各測點(diǎn)漲落潮流速大小有所差別;大潮流速均要大于小潮,隨著測點(diǎn)向口外推移洪枯季大小潮比值逐漸減小。洪季流域內(nèi)大量的徑流下泄導(dǎo)致洪季平均流速大于枯季,對于同一季節(jié)來說不同測點(diǎn)平均流速相差不大;垂向上流速由表至底基本為減小趨勢,且漲落潮垂向流速分布也有明顯的不對稱現(xiàn)象。通過對流速不對稱現(xiàn)象分析可知,在漲潮流占優(yōu)區(qū)域,徑流作用是形成落潮流速大于漲潮流速現(xiàn)象的主要原因,且測點(diǎn)位于河道的位置,對漲落潮流速也有一定影響,而大風(fēng)則能引起漲落潮流速大小的轉(zhuǎn)變。通過對縱向輸水量的分析可以看出,南槽中段河道以落潮優(yōu)勢流為主,越往下段落潮優(yōu)勢越弱,受徑潮流的共同影響,各測點(diǎn)凈輸水均有表層輸水向海、底層輸水向陸的垂向環(huán)流出現(xiàn)。(2)從南槽中段至下段水體鹽度呈增大趨勢,因潮流和徑流的強(qiáng)度變化,鹽度在時(shí)間上具有漲落潮、大小潮、洪枯季的變化特征;垂向鹽度一般在漲轉(zhuǎn)落期間達(dá)到最大值,落轉(zhuǎn)漲期間鹽度最小;垂向鹽度以緩混合型為主,南槽中段測點(diǎn)漲潮垂向混合作用強(qiáng)于落潮階段,下段測點(diǎn)則基本為落潮混合作用強(qiáng)于漲潮,大潮垂向混合均要強(qiáng)于小潮,枯季強(qiáng)于洪季;中下段測點(diǎn)洪枯季輸鹽量均為從落潮優(yōu)勢逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闈q潮優(yōu)勢。對比各測點(diǎn)輸水量和輸鹽量的變化特征,可見在漲落潮鹽度相差不大的情況下,漲落潮輸鹽量與輸水量呈現(xiàn)較好的對應(yīng)關(guān)系,但漲落潮輸水量與鹽度大小不一致時(shí),漲落潮輸鹽量由優(yōu)勢較大的因素控制。(3)南槽懸沙濃度具有顯著的時(shí)空變化特征,表現(xiàn)為漲潮大于落潮,大潮大于小潮的特征,隨著測點(diǎn)向口外推移,懸沙濃度由洪季高于枯季向枯季高于洪季轉(zhuǎn)變。懸沙濃度與流速存在較好的對應(yīng)關(guān)系,懸沙濃度一般隨著流速的增大而增高,故流速的漲落潮不對稱能引起漲落潮輸沙的不對稱。輸沙量為落潮優(yōu)勢時(shí),垂向上表現(xiàn)為表層輸沙向海、底層輸沙向陸或是均向海輸運(yùn);漲潮優(yōu)勢時(shí),垂向上為表層輸沙向陸、底層輸沙向�；蚴蔷蜿戄斶\(yùn)。(4)南槽是長江向海輸水的重要通道,其歐拉余流的方向向海,斯托克斯余流的方向向陸。在南槽中下段的懸沙輸移中,平流輸沙和斯托克斯輸沙項(xiàng)占主導(dǎo)地位,前者向海輸沙,后者向陸輸沙;潮泵作用項(xiàng)次之,垂向凈環(huán)流輸沙項(xiàng)對潮周期凈輸沙的影響程度相對較弱。在潮泵效應(yīng)輸沙項(xiàng)中,T5是主要貢獻(xiàn)項(xiàng),且在大小潮周期中,懸沙濃度的復(fù)雜變化是造成T5隨潮周期劇烈波動的主要原因。(5)通過對南槽漲落潮流速和懸沙不對稱對凈輸沙的影響及其各動力要素的分析表明:徑流和潮汐共同作用下,漲落潮輸水控制著漲落潮輸沙的方向,但輸水量并不一定能決定輸沙量的大小。鹽水入侵會在水體的中下層形成鹽躍層,鹽躍層的產(chǎn)生大大增大了高鹽度水體的密度,導(dǎo)致鹽躍層上下的泥沙不易相互擴(kuò)散,且適宜的鹽度為泥沙絮凝提供了有利的介質(zhì)條件,絮凝加速了懸沙沉降,致使泥沙集中于水體底層。鹽水入侵導(dǎo)致的漲落潮流速和懸沙濃度不對稱是造成漲落潮輸沙不對稱的原因。再懸浮作用是河口地區(qū)泥沙輸運(yùn)的重要環(huán)節(jié),漲落潮再懸浮通量的不同對漲潮落輸沙量有著重要影響。對漲落潮懸沙濃度和凈輸沙的對比研究表明,由漲落潮輸沙不對稱產(chǎn)生的凈輸沙的強(qiáng)度并非由某一動力因素控制,而是在多種動力因素作用的復(fù)合結(jié)果。漲落潮懸沙濃度大小和凈輸沙方向最為相關(guān),其次為平均水深和平均流速,與平均歷時(shí)關(guān)系最弱。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TV148

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2 沈志剛,劉樺,何友聲;利用漲落潮水流沖刷河口閘閘區(qū)淤積[J];華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào);2001年03期

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1 張釗;長江口南槽懸沙輸運(yùn)漲落潮不對稱研究[D];華東師范大學(xué);2017年

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本文編號：1310613