长江口北航道泥沙的灰色预测

长江口北航道泥沙的灰色预测

一、长江口北槽航道淤积的灰色预测(论文文献综述)

周元,刘荣毅,夏朝娟,张鹤川[1](2021)在《青草沙水库围堤地基液化危害分析与治理研究》文中指出青草沙水库是我国目前最大的江心水库,是上海以长江为原水的水质最好规模最大的饮用水与城市供水水源地,为上海"十一五"重点工程。青草沙地区浅部存在液化砂性土层,需要对围堤地基的液化危害土层进行治理,以确保工程的施工与运行安全。本文根据液化判别结果,对液化等级进行了分区,并对液化土层进行统计分析,针对各堤段的特点、位置、液化等级和液化土层分布,对各种常用的液化危害治理方法进行综合比较研究,推荐了最经济最适宜的液化危害治理方法,对青草沙水库工程设计和安全运行起到了积极作用。事实证明,这些治理方法不仅经济效果好,而且围堤的地基液化危害和渗漏问题也得到了很好的改善,可为同类项目提供重要借鉴。

陈语[2](2020)在《分汊河口横向环流及其格局转化研究》文中认为河口是陆海相互作用和人类生活高度聚集的关键区域。河口水沙物质输运不仅受到径流和潮汐等自然过程的驱动,同时也受到人类活动的深刻影响。长期以来的河口动力学研究,特别是对于多级分汊地貌结构的河口,重点关注主槽内纵向水沙输运结构,对横向交换的研究较少;而日益增多的河口局地重大工程,对河口动力场格局有着显着影响。长江河口的研究发现,主槽与浅滩之间的横向水体交换过程,将改变河口系统的水沙动力过程,从而影响我们对河口动力场的完整认知。河口的滩涂围垦、航道整治、水库建设等人类活动,已经显着改变滩槽地貌,由此引起河口纵、横向环流结构的变化,解析环流结构及其转化过程和机制,对加深我们对河口动力场的科学认识,分析人类活动的影响程度有科学和应用的重要意义。长江口是典型的多级分汊河口,其主要入海汊道的环流结构复杂,叠加近几十年来长江口深水航道、滩涂围垦等重大工程,亟需对河口动力场结构,特别是横向环流结构特性及其转化过程和机制开展研究。本文选择长江口为典型研究区域,重点研究分汊河口河槽之间的横向水体交换,并探索控制河槽环流结构、水体输运及其格局转化的机制。成果可为河口泥沙运动、地貌演变研究提供水动力学基础,为评估人类工程对河口影响与可持续发展提供科学依据。本研究基于实测资料分析和数值模型解析相结合的手段,旨在研究长江口的水体交换格局及其对航道导堤和围垦等人类工程的响应特征;探究分汊河口横向交换的关键过程;明晰横向交换对主槽环流结构的影响和机制并提出长江口横向环流模式;通过建立以断面形态为变量的理想模型,预测长江口河槽横向环流的结构变化趋势;结合现场观测数据分析,讨论横向环流格局转化背景下河口泥沙场的响应特征。本文取得的新认识包括:1.探明分汊河口横向越滩流在长江口水体输运中的功能,发现长江口人类工程已经显着影响水体横向输运过程及其结构。长江口自然状态下,各入海汊道横向越滩流余通量和纵向余通量同等重要。横向余流洪季方向自南向北,余通量为104 m3/s量级;枯季方向自北向南,余通量为103 m3/s量级,与纵向余通量的量级一致。受河口滩涂围垦、航道建设等工程影响,长江口北支、北港、北槽和南槽之间,洪季的横向越滩流余通量分别降低26%、33%、50%。河口工程不仅大幅阻隔水体的横向越滩输运,还在垂向上加剧北支、北港的水体层化,进一步减弱长江口与邻近海域的水体交换速率,计算结果表明,5天内离开长江口的水量比工程前减小10%。2.提出长江口横向环流模式。表现为自然状态的“上层越滩下层旋转”型;围垦后的“横向减弱旋转为主”型;导堤淹没导致的“南侧旋转北侧越堤”型。北港、北槽、南槽在自然状态下,断面上的横向环流结构模式相近:涨憩时段水体上层受越滩流驱动,呈现较强的自南向北运动,深槽中、下部表现为顺时针旋转流结构。围垦工程阻隔了越滩的横向流,使涨憩时段水体上层的强横向流消失,北港、北槽、南槽断面最大横向流速分别减小42%、43%和28%。同时,深槽处的旋转流范围扩大,强度减弱。北槽导堤建成后,涨潮过程中从九段沙浅滩越堤进入北槽的高盐度水团,会在北槽南侧浅滩形成强顺时针环流,使北槽断面表层盐度高于中、下层,垂向密度梯度出现翻转,促进北槽南侧浅滩处水体垂向混合,持续时间为1-2小时。3.阐明航道工程和地貌变化是造成北槽横向环流格局转化的主因,指出水体横向交换减弱和分层增强,导致悬沙垂向扩散被抑制。本文通过对比航道工程实施前后河口水动力结构、泥沙动力场特征,研究发现北槽深水航道工程带来的河槽窄深化导致了横向环流格局的转化。北槽涨憩时段横向环流结构在自然状态下表现为较强的南北交换结构;工程后横向流强度减弱,下层旋转流显着;水体垂向结构从工程前的非强层化状态,转变为强层化状态,断面上水体层化判别指标(水体势能函数)的增幅超过1倍。水体垂向层化的加剧,抑制了近底高浊度向水体中、上层的垂向扩散,使悬沙浓度垂向梯度显着增加。4.尝试采用深宽比研究航道浚深前后断面形态及其层化程度关系,发现在窄深河槽中,横向流速较小,水体受垂向流机制控制,层化程度剧烈。传统河流理论采用宽深比描述河道断面形态,用河道宽度开方后除以断面平均深度。在河口区域由于河宽很大,平均深度会掩盖深槽中部航道浚深带来的改变。本文针对河口地区实际情况,选取深宽比描述断面形态,深宽比即最大深度除以平均河宽,以强调水深的变化,并基于深宽比将长江口北港、北槽和南槽分类。经检验,深宽比可以更好地描绘河口航道浚深工程带来的断面形态改变。研究表明,在窄深型河槽中,水体的垂向结构则始终保持较为剧烈的层化状态,不再变化。通过对控制水体层化-混合的物理机制分解,发现垂向流作用是窄深型河槽强层化的主导控制因素,在各机制项中所占的比例始终大于20%。总体上,长江口横向环流特征在人类活动的强烈干预下,已呈现明显的格局转化趋势。滩涂围垦、深水航道等人类工程,阻隔了河口不同汊道之间的横向越滩交换,使自然状态下横向、纵向量级相同的余通量输运格局,转变为纵向输运占主导。在越滩流被阻隔、河槽趋于窄深的背景下,河道内横向环流结构从南北强交换模式,转化为旋转流占主导的低流速格局,水体垂向分层加剧。对分汊河口横向环流格局转化的研究和预测,弥补了分汊河口横向环流理论体系的不足,可以加深对强人类干预下河口动力地貌过程的认识,并为河口的治理和保护提供重要科技支撑。

袁小婷[3](2019)在《近40年长江河口潮汐动力变化特征》文中进行了进一步梳理长江河口潮汐运动源自西北太平洋,进入河口区后与下泄的径流产生相互作用,成为河口泥沙输移、营养盐运输、滩地演变及生态循环等过程的基础动力,同时也是河口涉水工程建设的基础条件。自20世纪50年代,长江流域内开始兴建一系列水库工程,60年代后以三峡水库为首的水库群调控下泄径流量,同时导致泥沙在水库内淤积,随径流下泄的泥沙量骤减,下游发生大量冲刷。此外,航道工程、围垦工程以及采砂等人类活动改变了潮汐传播的边界条件,与气候变化、海平面上升叠加,导致河口潮汐特征值发生改变。研究河口潮汐动力变化特征及其趋势对河口资源的开发利用和河口工程的维护治理具有重要的科学意义和应用价值。因此,本文基于长江河口近口段内大通至南京河段以及河口段两个研究区域共11个水文站2008-2016年间潮位资料,通过极值分析、调和分析和小波分析等方法,计算极值潮位、潮差、分潮振幅、潮汐特征系数等潮汐特征值及其变化周期,并与1965-2007年间的潮汐特征值进行对比,总结、归纳近40年来长江河口潮汐动力变化特征;同时,利用大通站1965-2016年间径流资料和1986-2016年间长江河口水下地形资料,分析径流、地形和海平面等因素对潮汐特征值的影响,获得如下主要结果。(1)极值潮位的时空变化特征。近40年来,近口段年最高潮位增大0.28-0.35m,下段增加幅度大于上段;年最低潮位增大0.19-0.56 m,下段增加幅度小于上段;潮位-流量相关系数达到0.98,相同径流条件下,河槽冲刷对潮汐上溯能力的增强使近口段最高潮位增大。河口段年最高潮位减小0.14-0.37 m,下段减小幅度小于上段;年最低潮位增大0.02-0.37 m,下段增大幅度大于上段;潮位-流量相关系数小于0.50,地形束窄使相近流量下的最低潮位增大。(2)潮差的时空变化特征。近40年来,近口段月均潮差增大5-24 cm,10-11月月均潮差增幅明显,可达20 cm;月均潮差枯季大、洪季小,峰值出现在1-2月;相同径流条件下,月均潮差平均增大10 cm;月均潮差上段增幅小于下段。河口段月均潮差总体增大0.12-0.28 m,局部减小0.26 m;月均潮差洪季大、枯季小,峰值出现在8-9月;月均潮差南港以上变幅较小,南港以下沿程增幅增大;年均潮差变化与河槽平面和断面形态变化在时间上具有一致性,当河槽刷深、河宽缩窄、断面面积增大时,年均潮差增大;当河槽淤积、断面面积减小时,年均潮差减小。(3)分潮振幅的时空变化特征。近40年来,河口段半日分潮振幅增大,其中,M2分潮振幅由96.10-119.00 cm增大至99.17-122.94 cm,增幅1-12%,S2分潮振幅增大4-32%;全日分潮和浅水分潮振幅减小,其中,MS4分潮振幅减小最显着,减幅16-32%。但在此变化过程中,近10年来河口段M2分潮振幅在南港以下发生减小,减小值为2.34-7.05 cm。而近口段半日分潮M2、S2和浅水分潮M4、MS4振幅呈增大趋势,全日分潮K1、O1振幅呈减小趋势。(4)潮汐特征系数的时空变化特征。近40年来,由于半日分潮、全日分潮和浅水分潮振幅的变化,三者间的比值随之改变,即河口段日潮不等现象减弱,由地形引起的浅水变形减小,具体表现为:潮汐形态系数F在南港以上由0.39-0.42减小至0.36-0.37,南港以下由0.35减小至0.34;潮汐变形系数A值均减小,减小量在0.02以内。而近10年来,河口段潮汐特征系数基本稳定,F值为0.30-0.37,A值为0.10-0.20。潮汐传播至近口段后,由于流域内水库工程和桥梁工程等建设,近口段地形整体冲刷,可能导致日潮不等现象减弱,浅水变形增大。具体表现为:近口段上段洪、枯季F均大于0.50,呈减小趋势;洪、枯季A大于0.10,呈增大趋势;下段洪季F值大于0.50,呈减小趋势,枯季F值由0.61减小至0.50以下;洪、枯季A值基本保持不变,分别为0.22和0.28。(5)潮汐特征值变化影响因素。径流是近口段洪、枯季极值潮位、月均潮差、分潮振幅差异的主要影响因素,枯季月均潮差为洪季的3-5倍,枯季分潮振幅为洪季的2-3倍。但相同径流条件下,地形改变可能是潮汐动力增强的主要影响因素。大通至南京河段1998-2013年间河槽最大刷深5-8 m,相同径流条件下,月均潮差增大10 cm。同样地,地形变化对河口段年均潮差的影响显着,主要表现为当河槽刷深、河宽缩窄、断面面积增大时,年均潮差增大;南槽1978-2011年间河宽显着缩窄,南汇边滩面积减小91.8-95.5%,中浚站年均潮差增大0.15 m,月均潮差增大约0.12 m;河口段上海北港上段2008-2016年间河槽最大刷深5-15m,堡镇站年均潮差增大0.25 m。此外,年均潮差小波分析结果显示有18-19 a、12 a、7-8 a、4a等周期,其可能与月球赤纬角回归周期(18.6 a)、太阳黑子活动周期(11 a)和厄尔尼诺周期(3-7 a)影响有关。而且,海平面上升导致外海潮波同潮时线发生逆时针偏转,传入河口区的潮波向口内深入,且北侧较南侧明显。综上所述,随着流域工程对来水来沙的再分配、局部工程对河道地形的改变以及海平面上升对外海潮波系统的改变,长江河口潮汐动力总体增强。其中,三峡工程是近口段潮汐动力增强最重要的影响因素,其对洪、枯季径流的再分配过程使洪季径流量减小,从而导致潮汐动力相对增强;而清水下泄导致的中下游河床整体冲刷是河口潮汐动力增强的主要因素,导致相同径流条件下潮汐特征值增大。而河口段在围垦工程、深水航道工程和青草沙水库工程等影响下,河宽缩窄、河槽刷深、潮间带面积减小,是河口段尤其是口门附近潮汐动力增强的主要因素。此外,在40年时间尺度上,海平面上升对潮波系统的改变也成为不可忽视的因素之一。当增强的潮汐动力与极端水文条件相互叠加时(如特枯水情、特洪水情、风暴潮等),将对河口航运安全与岸坡稳定产生不利影响。

梁鑫鑫[4](2019)在《长江口地形演变趋势及其对风暴洪水影响分析》文中研究表明河口三角洲地区是海、河、陆交互的敏感地带,也是人口和经济高度聚集的地区,极易受人类活动干预导致的地形演变和全球气候变化造成的极端台风风暴潮等的影响。随着人类活动的加剧,全球极端天气和气候事件不断增多、增强,开展自然条件和人类活动共同影响下的河口地区地形演变过程及趋势预测研究,并进一步针对性地探究地形变化对风暴洪水的影响,对区域安全及社会经济发展具有重要意义。本研究以长江口为研究区,从自然演变和人为活动干预的角度分析其近百余年来地形演变过程,并以2010年为基础年份,建立克里金卡尔曼滤波模型对研究区未来短期(未来10年、未来20年)和中长期(未来40年)的地形演变趋势进行预测研究。在此基础上,立足于长江三角洲前缘的上海地区,基于MIKE21水动力模型开展长江口水下地形演变对风暴洪水危险性的影响研究。主要研究工作和结论如下:(1)长江口南支河道地形演变特征分析:利用长江口南支1861-2013年间的历史海图数据和高精度实测地形数据,建立近百余年来长江口南支的水下数字高程模型,在此基础上探究长江口南支的整体冲淤演变规律、不同子研究区冲淤变化的时空差异、典型断面和-5m、-10m等深线的发展演变,并从自然演化和人为活动干预的角度就特大洪水、径流输沙、人类活动等三个方面探讨研究区水下地形演变与各影响要素间的响应机制。结果表明:长江口南支的演变是自然演变和人类活动共同作用的结果。长江口南支在1861-2013年间整体处于冲刷状态,呈现淤积-冲刷-淤积-冲刷的变化过程,各子研究区的冲淤变化存在明显的时空差异特征。长江口三角洲前缘-10m等深线的收缩与外延和长江口整体的冲淤态势基本保持一致;-5m等深线的变化反应了南支沙洲和“四大滩涂”的变化形成过程。(2)长江口地形演变趋势预测:基于南支河段长时间历史地形数据,建立克里金卡尔曼滤波模型,以2010年为基准年份,预测未来短期(未来10年、未来20年)和中长期(未来40年)长江口的水下地形。未来短期和中长期内,长江口整体将呈现冲刷的态势,整体冲刷量大于淤积量。淤积区主要分布在河道内沙体附近和北槽丁坝两侧;冲刷区主要位于河道主槽,其中青草沙前缘的冲刷态势需引起重点关注。(3)地形演变情景下的风暴洪水情景构建:基于1949-2018年中国气象局的热带气旋最佳路径数据集,选择并计算得到风暴潮台风强度参数和台风路径,具体包括中心最低气压、最大风速半径、近中心最大风速、登陆气压、外围气压、台风路径、台风登陆参考点、持续时间等。最终考虑12种历史真实地形、3种未来预测地形、两套台风路径和强度参数,共构建18种上海地区风暴潮情景,以开展风暴洪水动态模拟。(4)地形演变对风暴洪水危险性的影响研究:基于历史地形情景,探究近岸海床演变对风暴潮过程及风暴洪水的影响,进而讨论未来地形情景下,长江口地形演变对区域风暴洪水危险性的影响。结果表明:在长江口整体呈淤积状态的年份,风暴洪水的淹没情况相对减轻;在呈冲刷状态的年份,淹没深度和范围加重,未来在防范风暴洪水时要充分考虑地形演变的不利影响。风暴潮在向内陆传播的过程中极值水位在不断升高。总体来说,相对于地形的变化,极值增水的变化幅度较为平缓,但经过不同的地形处,极值水位曲线的增减幅度存在差异。在河口区沙洲聚集处,由于沙洲摆动变化且与周围深槽处地形差别较大,区域站点极值水位的变异系数也较大,地形变化剧烈会引起极值水位波动。未来短期和中长期地形情景下,长江口整体将呈现冲刷的变化趋势,但变化幅度不大。对上海地区风暴洪水的淹没情况存在一定影响,但总体对发生风暴洪水时可能造成的危险性影响不大。

乔宇[5](2019)在《长江口表层沉积物侵蚀特性研究》文中研究说明全球范围内,有半数以上的河口海岸区域面临着侵蚀灾害加剧的风险。在自然条件变化和人类活动导致的入海泥沙通量持续减少的背景之下,长江三角洲淤涨速率下降,甚至面临大范围侵蚀的威胁,该侵蚀趋势不仅会导致宝贵的滩涂湿地丧失,还会直接增加海岸工程的风险。河口区泥沙运动临界条件的研究是泥沙动力学的基础理论课题,能够为地貌冲淤演化与预测提供重要依据,因此已成为河口海岸泥沙运动与河床演变研究的应用热点问题。本文聚焦长江口,基于20152017年间长江口多次大范围底质采样观测分析,对长江口表层沉积物的基本物理性状包括粒度组成、含水量、容重等特征与分布进行了研究,同时利用室内微观侵蚀系统(U-GEMS)和流变系统,分别试验探究了河口原状表层沉积物的剪切起动与流变特性。结合理论分析,初步阐明了表层沉积物侵蚀特性与泥沙物理性状的响应关系及作用机理,给出了长江口及其部分邻近海域的表层沉积物临界起动应力空间分布格局,尝试构建了适用于长江口黏性细颗粒表层沉积物的起动应力公式,可为长江口潮流-泥沙数值模拟的改进提供重要参数,为长江口动力机制、冲淤趋势和地貌演变的研究提供科学依据。得到的核心认识如下:1.首次对长江口及其邻近海域大范围表层沉积物的临界起动应力进行观测和量化,并给出分布格局。其变化范围主要为0.30.9 Pa,河口最大浑浊带和口外泥质区附近较小,浑浊带上游河槽和口外海滨北部较大。口内河槽区域,北支表层沉积物抗侵蚀能力弱,起动应力为0.450.6 Pa;南支、南港和北港上段临界起动应力高于0.75 Pa,难以继续冲刷;最大浑浊带所处河段,临界起动应力分布不均,平均小于0.6 Pa;北港口门及崇明东滩、横沙浅滩前缘附近表层沉积物粒径粗,含水量低,起动应力约0.8 Pa;南槽表层沉积物的粒度和含水量差异大,起动应力在0.50.7 Pa之间变化。口外海滨区域,北部以粗颗粒残留砂为主的表层沉积物临界起动应力超过0.8 Pa,难以被侵蚀搬运;南部海域整体分布范围约0.350.6 Pa,泥质区一带表层沉积物临界起动应力仅0.4 Pa左右,极易起动,其再悬浮泥沙是维持河口最大浑浊带含沙量的重要物质来源。杭州湾北岸海域表层沉积物的临界起动应力由东向西从0.6 Pa增至0.8 Pa,抗侵蚀能力逐渐增强,冲刷趋势将得到缓冲。2.给出长江口大范围原状表层沉积物的含水量分布格局,其变化范围在30%150%之间,口内河槽区域北高南低,口门及口外海滨区域北低南高。含水量的平均水平和可变化范围与黏土含量呈正相关关系。在最大浑浊带上游区域,含水量的横向分布表现为北高南低,南北相差70%;最大浑浊带由于滩槽交错分布和径潮流相互作用的复杂动力条件,含水量在30%150%之间不等;口外海滨区域含水量分布呈北低南高,北部普遍低于60%,而靠近泥质区高达130%。湿容重范围为10001800 kg/m3,与含水量的空间分布相关性良好。含水量、湿容重等能够反映沉积物固结程度的物理性状受到粒度组成的影响。统计不同区域含水量与各粒度组分含量发现,当沉积物中黏土、粉砂含量越多,砂含量越少时,孔隙率越大,含水量的平均水平和可变化范围也相应增大。此时含水量的大范围变动主要是由不同固结程度下床沙与底层水体的交换混合强度不一或孔隙水饱和度不同造成。3.沉积物的表面侵蚀有“突变型”、“渐变型”等不同泥沙起动形态,侵蚀过程受粒度与含水量的共同控制;体积侵蚀则主要受细颗粒泥沙之间的粘结力作用控制。沉积物表面侵蚀有“突变起动型”、“渐变起动型”等不同的泥沙起动形态。通常沉积物的含水量由高变低时,临界起动应力增大。而当含水量低于90%,湿容重大于1250 kg/m3,固结程度开始增强时,沉积物的粒度组成变化对临界起动应力的影响程度开始提升。当沉积物中细颗粒组分含量高时(黏土含量大于20%,砂含量小于20%,中值粒径小于20μm),黏土含量变化对含水量范围以及泥沙黏性特征的影响显着,临界起动应力变化范围较大;反之粗颗粒组分占比高时,颗粒间粘结作用弱化,重力抗侵蚀作用突出,临界起动应力随粒径增大而增大。在强动力条件下,当沉积物细颗粒组分占比高,泥沙黏性特征十分显着时,不排水剪切强度大,体积侵蚀较难发生,反之亦然。长江口表层沉积物的黏土含量低于20%,砂含量高于20%,中值粒径大于20μm时,在强动力条件下较易被整体起动冲刷,出现体积侵蚀。含水量可以改变细颗粒泥沙黏性特征的表现,因此对体积侵蚀的临界条件也有一定影响,尤其当含水量高于50%,湿容重小于1500 kg/m3时,不排水剪切强度随含水量的升高而有所下降,并且影响程度随黏土含量的增多而愈加强烈。

刘俊秀[6](2019)在《动水条件下细颗粒泥沙絮凝机理研究》文中研究说明黏性细颗粒泥沙的絮凝问题是泥沙运动力学中一个重要的研究课题。近年来,随着水库泥沙淤积、床面底泥内源污染等泥沙和生态环境问题的日益凸显,淡水环境中细颗粒泥沙的絮凝问题也越来越受到关注。目前关于絮凝问题的室内试验中,主要研究成果多集中在静水沉降领域,由于动水絮凝问题的复杂性,开展室内动水絮凝的工作较少。本文在归纳总结大量文献的基础上,针对黏性细颗粒泥沙,设计并实施了室内动水絮凝试验,利用单一变量法和统计学方法对试验结果进行分析,探讨了动水条件下细颗粒泥沙絮凝产生的内在机理,取得了较好的结论和成果。本文的主要研究内容和成果如下:(1)全面梳理了细颗粒泥沙絮凝研究的理论基础、研究方法和主要研究成果,现有研究以絮凝动力学理论、胶体稳定性理论、分形理论为基础,运用室内试验、现场观测、模型模拟的方法,在细颗粒泥沙絮凝的影响因素、絮团的沉降特性、细颗粒泥沙的絮凝机理等方面取得了长足进展。本文结合工程实际和环境问题,明确了细颗粒泥沙絮凝研究的方向,絮团微观结构、细颗粒泥沙絮凝影响因素等方面的研究仍需要进一步加强,无机絮凝以及生物絮凝等领域需要拓展研究。(2)以水流运动、含沙量、泥沙初始级配等影响因素为基础,开展了细颗粒泥沙在动水条件下的絮凝试验研究,针对较低水流剪切流速梯度(G<50s-1)下的情况,分析了水流运动对絮团平均粒径和级配变化的影响。通过与单颗粒泥沙特性的对比,证实了细颗粒泥沙在动水条件下的絮凝现象,明确了细颗粒泥沙的絮凝过程是一个先快速发展后稳定的过程。通过试验数据分析,得到了水流运动强度与泥沙絮凝之间的对应关系,在水流剪切流速梯度小于50s-1的情况下,随着水流剪切强度的增大,絮团平均粒径增大,细颗粒泥沙絮凝程度越大。(3)利用单一变量法分析了水流运动、含沙量、及初始颗粒级配在泥沙絮凝过程中对絮团平均粒径以及絮团级配的影响。对于本次试验结果而言:①细颗粒泥沙的絮凝临界粒径值在29~34 μ m之间,大于此粒径的泥沙不会发生絮凝现象。②细颗粒泥沙静水条件下的絮凝度在1.2~11.5之间,本次动水条件下的絮凝度基本在1.2~3.5之间,水流运动降低了细颗粒泥沙的絮凝度。③在水流剪切流速梯度较低情况下(G<50s-1),泥沙絮凝度与剪切流速梯度和含沙量之间都呈现正相关关系,其中泥沙絮凝度与剪切流速梯度之间为幂函数关系,泥沙絮凝度与含沙量之间是对数关系。在水流强度及含沙量相同的情况下,初始级配越细,细颗粒泥沙的絮凝程度越大。(4)以细颗粒泥沙絮凝度和粒径组质量占比变化百分数为评价指标,统计分析了水流剪切流速梯度、含沙量及泥沙级配与泥沙絮凝程度的相关性、多因素方差,得到了影响泥沙絮凝的主要影响因素。在本次试验条件下,细颗粒泥沙絮凝的主要的因素是泥沙初始级配,其次是含沙量大小,水流运动的影响相对较小。

朱磊[7](2018)在《河势变化下河口环流结构及变异研究》文中认为河口三角洲区域不仅是人类生活的高密度聚居地,也是陆海相互作用最为敏感的地区。河口的物质输运是陆海相互作用的关键过程,河口的动力场是物质输运的关键驱动因素。受径流、潮流、波浪及盐淡水相互作用影响,河口的水动力异常复杂。多级分汊河口滩槽相间的地貌形态,进一步强化了河口动力的三维特性。关于河口纵向环流,已有经典的动力解释和科学认识。近年来,针对河口环流结构与横向环流的研究也取得诸多进展,发现横向动力过程在河口分层、环流形成以及物质输运中具有举足轻重的地位。对于长江河口这样的多级分汊河口,受分流分沙比及多级分汊地貌格局的控制,各个汊道河口环流结构不同,频繁的滩槽交换导致不同汊道的水流相互影响。关于这种分汊河口的环流动力,尤其是横向环流结构及其给河口动力带来的影响仍然缺乏认识。以长江河口这类强动力分汊型河口为代表的的大型河口系统,开展三维动力场结构的研究,不仅能丰富河口动力学的研究内容,而且对泥沙输移、污染物输运及地貌演变等方面的研究具有重要意义。本文通过建立长江河口三维水动力数学模型,利用大量实测水位、流速和盐度数据对模型进行验证,使之能够准确的反映长江河口的动力特征。利用模型计算分析刻画了长江口各主要汊道水体分层状态、河口环流结构和变化过程以及控制因子;利用动力平衡分析,论述了横向环流在驱动河口环流中的作用;采用机制分解的方法,阐述了河口环流变化对盐水输运的影响。基于不同年份的河口地形建立数学模型,讨论了人类活动驱动下河口动力场的改变,发现了横向动力差异减小和滩槽水流交换减弱对河口层化、河口环流的影响;分析计算结果还显示,深水航道工程对河口动力场的影响不仅局限于拦门沙河段,甚至会影响水下三角洲前缘的冲淤格局。论文的主要研究成果总结如下:1.揭示长江河口各主要汊道河口环流结构及其转化机制。以往对河口环流的研究,主要集中在沿河槽的方向,而忽略了河口环流的三维结构。水体的层化程度决定了垂向的动量交换,使长江河口各汊道的河口环流展现出不同形态。北港的河口环流结构呈现“垂向梯度型(vertically sheared)”结构,即底层余流向陆,表层余流向海;北槽与南槽的向陆余流出现在河槽北岸并延伸至水体中上层,而向海余流则聚集靠近南侧浅滩的河槽中,河口环流结构为“横向梯度型(laterally sheared)”。受河口河势变化和大型工程影响,长江河口三个主要入海汊道的分层均有所增强,水流紊动被抑制并减弱了上下层水体的动量交换,表底层动力差异增大,底层向陆余流向上层水体的延伸受限;同时河槽束窄,科氏力对潮流动力的横向分异作用趋弱。河口河槽窄深化导致北港河口环流结构的“垂向梯度型”特征进一步明显,南槽河道尚宽浅,仍然保持着“横向梯度型”结构,北槽的环流结构从“横向梯度型”转变为“垂向梯度型”。2.阐明多级分汊河口越滩水流产生的正压力是横向环流产生的主要原因之一,横向环流改变水体层化过程。与差异平流为主的单汊道河口不同,分汊型河口的横向环流主要受横向水位梯度控制。在涨潮期间,潮流越过浅滩,在主槽水体表层产生由南向北的横向环流,横向盐度梯度产生的斜压力驱动底层水体由北向南运动;落潮时,越滩流消失,差异平流的作用使得横向环流形成了从深槽到浅滩的辐散型结构,其量值相比涨潮时大幅减小。关于水体的层化机制研究表明,纵向、横向的潮汐应变和对流作用,都会导致水体分层发生变化,其中纵向潮汐应变和对流占据主导作用。横向环流的垂向梯度与横向的盐度梯度相互作用产生横向潮汐应变,使水体在涨潮后期迅速趋于层化;发现大潮期间,因为横向环流垂向梯度和横向盐度梯度增加,横向潮汐应变的作用超过纵向,成为水体层化的主要控制因子。受河口大型工程和浅滩淤积的影响,横向水流交换受到阻碍,河口横向环流强度在各个河槽均出现不同程度的降低,大潮时,北港、北槽和南槽三个主要河槽,横向环流量值分别减小28%、35%和27%,小潮分别减小22%、29%和26%。此外,盐度的横向梯度减小,横向潮汐应变作用减弱,河口层化主要纵向的物理过程控制增强。3.提出多级分汊河口横向环流产生的非线性对流加速度度是河口环流的重要驱动因子。动力平衡分析表明,非线性对流加速度度的最大值在北港、北槽与南槽三个河槽分别为0.2×10-44 m/s2,0.4×10-44 m/s2和0.2×10-44 m/s2,具有与压力梯度相同的数量级,是河口动力的重要组成部分。涨潮时,横向环流将浅滩的低流速水体输送至高流速的主槽,从而降低河槽南侧的涨潮流流速;在断面北侧,横向环流将深槽的高流速水体输运至浅滩,使涨潮流速增加。落潮期间,横向环流呈现由深槽向两侧浅滩的辐散型结构,横向环流的对流作用将深槽高流速水体输送至两侧浅滩,增加了两侧浅滩的落潮流速。从潮平均的时间尺度分析,由于涨潮期间的横向流速高于落潮,非线性对流加速度项增加了断面北侧的向陆余流与南侧的向海余流,成为河口环流的另一驱动因素。4.河口局地大型水利工程对动力场结构调整是冲淤格局转化的主要驱动力之一。以往对河口水下三角洲前缘的冲淤研究主要聚焦在流域来沙减少的影响,而忽略了河口局地工程对冲淤格局的影响。研究发现长江入海泥沙通量从1986-1997年间的3.48×108 t/yr降低至1997-2010年间的2.17×108 t/yr,长江口水下三角洲前缘仍然呈现淤积态势,但净淤积强度已经从5.78×108 m3减小至3.74×108m3,相应地,净淤积速率从16.7 mm/yr减小至9.1 mm/yr。在冲淤的空间分布特性上,潮滩在持续淤涨,而口外水下三角洲前缘在近十年形成了南北走向的条带状冲刷区域。研究选用潮流能量耗散与侵蚀速率两个物理指标来衡量水下三角洲前缘的动力场变化程度。结果表明,长江口深水航道工程已经显着改变了其周边水域的水动力场结构,并进而塑造了工程附近区域的地貌冲淤格局。研究证实,深水航道工程导致北槽与南槽出口的侵蚀率较原有自然条件的水平增大了90%,在北港口外的10-20 m等深线水域,侵蚀率增加了近30%。侵蚀率增加区域与1997-2010年间口外出现的冲刷带相一致,深水航道工程导致侵蚀率增加,是造成工程附近水域局地冲刷的主要动力机制。在导堤北侧的横沙浅滩,由于工程对潮波的阻挡作用,侵蚀率显着减小,则出现明显的淤积。

张维凯[8](2018)在《异重流与环境物质交换经验式不确定性及其对数学模型的影响研究》文中指出泥沙异重流常出现在河流入海口、大陆架、海底峡谷等区域,是一种对大陆架、海底沉积的形成和演化有重要影响的自然现象。近年来,异重流层平均数学模型被广泛应用于异重流研究,但由于当前异重流理论的局限,模型不可避免地要引用泥沙侵蚀、水卷吸、泥沙沉速等经验式。其中泥沙侵蚀和水卷吸经验式的精确度对数值模拟结果有显着的影响,原因在于异重流的驱动力是其与环境流体之间的密度差,泥沙侵蚀和水卷吸经验式计算值决定了异重流侵蚀底床泥沙和环境流体进入异重流的速率,直接影响异重流的泥沙浓度,进而影响密度差及其演化。然而,由于观测难度大和测量误差,获取大量高精度野外及实验数据来率定经验系数(泥沙侵蚀经验式2.5中的N1、N2、A3;水卷吸经验式2.17中的E1、E2)存在很多困难,其取值存在不确定性,进而影响异重流数学模型计算精度。本文采用基于贝叶斯定理的蒙特卡罗模拟法(以下简称为概率法),对上述两个经验式经验系数组合N1-N2、A3-N2、E1-E2分别采样,得到大量经验系数组合样本,基于样本频次统计分析了经验系数的不确定性,再将这些样本输入异重流层平均传统四方程模型和非恒定水沙耦合三方程模型,通过理想算例的数值对比,探讨经验系数不确定性对数学模型计算结果的影响。最后,应用水沙耦合模型,探讨经验系数不确定性概率分析法在实验算例条件下的应用。结论如下。1、经验系数不确定性研究:对泥沙侵蚀经验式而言,应用概率法在A3=3,4,5,6,7时对N1-N2采样,发现当A3=4-7时,均存在概率最大N1-N2值,使得泥沙侵蚀计算值和实测值拟合相关系数高于原Es 93的0.19;当A3=4时,占总样本数25%、50%、75%、95%的N1-N2样本相对于概率最大N1-N2值的倍数范围最小,经验式不确定性相对较小。对水卷吸经验式而言,95%El-E2样本的倍数范围大于N1-N2、A3-N2的倍数范围,水卷吸经验式不确定性大于泥沙侵蚀经验式。2、经验系数不确定性对四方程模型的影响:将95%经验系数样本应用于模型,得到的水力参数(厚度,层平均速度和泥沙浓度)相对于概率最大经验系数样本应用于模型所得相应水力参数的倍数区间随距离的增加而增大,且E1-E2应用于模型所得倍数区间最大,说明经验式不确定性对模型的影响随距离增加而增大,且水卷吸经验式的影响最大。使用概率最大N1-N2或A3-N2值可能低估厚度,高估速度和浓度;使用概率最大E1-E2值预测厚度和浓度较准确,略低估速度。3、经验系数不确定性对耦合模型的影响:耦合模型对不同经验系数组合的敏感度与四方程模型相同。25%N1-N2或A3-N2样本应用于异重流耦合模型所得厚度、速度、浓度、底床形变的上述倍数区间随运动距离的增加而减小,说明泥沙侵蚀经验式不确定性对耦合模型的影响随距离的增加而减小,而水卷吸经验式不确定性对耦合模型的影响随距离的增加而增大。使用概率最大N1-N2或A3-N2值可能低估厚度,高估速度、浓度、底床形变和前锋位置,使用概率最大E1-E2值预测前锋位置较准确,低估厚度和浓度,略高估速度和底床形变。4、经验系数不确定性概率分析法在实验算例中的应用:通过与实验数据对比发现,应用概率最大经验系数值的耦合模型低估厚度、高估速度,基本符合结论3。应用概率最大经验系数值模拟异重流与实测数据拟合可能会有偏差,若考虑经验系数不确定性,95%样本应用于模型所得计算值能包含大部分实测值。这说明本文所使用的概率法在经验系数不确定性分析中的有效性。

郭超[9](2018)在《粘性泥沙絮凝沉降过程与控制机制研究》文中研究表明絮凝是粘性泥沙最重要的特性之一,也是泥沙运动基本理论和运动规律研究的一大难点。对絮凝沉降过程及其控制机制的研究是认识粘性泥沙运动规律的关键,还可以帮助我们更好地理解、模拟和预测天然水体中粘性泥沙及其携带物质,包括重金属和有机污染物等的输运规律。对于解决诸如河道整治与维护、港口航道回淤、滩涂演变以及水体生态环境保护等问题具有重要意义。本研究采用室内机制试验和现场原型观测相结合的方法,系统性地探究了不同水文泥沙环境条件下的絮团特性、絮凝沉降过程及其控制机制。在室内试验中,选择以粉砂和黏土为主的天然混合沙,使用高倍摄像系统LabSFLOC-2研究了不同水体紊动强度、悬沙浓度和盐淡水条件下形成的絮团特性,包括絮团粒径、沉降速度、有效密度以及分形结构。在现场观测中,研究范围从流域到河口,选取了三种有代表性的典型水文泥沙环境:河流、河口最大浑浊带和河口潮滩,使用现场激光粒度仪LISST-100C获取现场絮团粒径频率分布和体积浓度数据,结合同步观测的水沙动力数据,综合分析和探讨了不同环境中现场实有絮团特性和絮凝沉降过程随着水动力、悬沙浓度和盐度等因素变化而发生的改变及其作用机制。得到的核心认识有:1.紊动强度对絮团的发育起主要控制作用,并且能够显着影响絮团结构特性。研究发现天然水体中絮团粒径随水体紊动剪切率的增大呈幂函数减小趋势,并未呈现出室内动水试验发现的随紊动剪切率增大有先增大后减小的变化趋势,原因是天然水体中水动力条件及水流结构等都远比室内水槽试验复杂,能够导致絮团破碎的因素也更多,从而使得紊动剪切对絮团的破坏作用一直占主导。对于相同粒径的絮团,在强水体紊动剪切环境中絮团结构相对密实,絮团有效密度和分形维数较大(Nf=2.0-2.6);而在弱紊动剪切环境中絮团结构则相对疏松,絮团有效密度和分形维数相对较小(Nf=1.5-2.3)。强紊动剪切作用下絮团分形维数更大是因为结构疏松的絮团很快被破坏,能够保留下来的普遍属于抵抗紊动剪切破坏作用能力强、结构相对密实的絮团;2.悬浮泥沙粒径是影响絮凝的关键因素,悬沙浓度为次要影响因素,盐度的存在可以明显促进絮凝,并能影响絮团结构特性。悬浮泥沙的聚合作用主要发生在16μm以下的细颗粒部分,并且这部分细颗粒含量越高,所形成的絮团粒径越大。絮团粒径随悬沙浓度增大呈一定的增大趋势,但是浓度较高时颗粒碰撞频率加快对絮团破坏作用也会增大,不利于絮团发育。天然水体中絮团粒径与悬沙浓度之间相关性很低,仅在低紊动破坏环境下,悬沙浓度的增大能够促进絮团粒径增大,因此与紊动强度相比,悬沙浓度为次要影响因素。盐度的存在对絮凝有显着的促进作用,盐水中絮团粒径约为淡水中的2-3倍,并且盐水中絮团整体有效密度和分形维数小于淡水,但是潮周期内盐度在一定范围内变化对絮团发育影响不明显;3.絮团在涨落潮过程中的变化呈现出不对称的特征,并且在河口最大浑浊带与潮滩这两种环境中不对称模式相反。在相同紊动剪切作用下,长江口最大浑浊带北槽落潮期间絮团整体稍大于涨潮,而在Scheldt河口Kapellebank潮滩涨潮期间絮团普遍大于落潮。前者是由于絮凝的“滞后效应”引起,即絮团破碎过程比聚合过程快,因此聚合过程为主导的涨潮期间絮团发育往往未达到平衡状态而粒径相对较小;后者的主要原因是涨憩期间大量粒径和沉降速度较快的絮团快速沉降到床面,使得悬浮的絮团粒径显着减小,同时潮滩上涨落潮过程中悬浮泥沙组成以及悬沙浓度的差异也会对该不对称性产生影响;4.絮凝对悬浮泥沙的沉降和沉积过程起重要促进作用。河流环境中,粘性泥沙也能发生絮凝作用,并且絮团沉速沿水深呈增大趋势,在长江中下游河流中底层絮团平均沉速约为表层的2倍,絮凝作用使得特别细的泥沙颗粒也能够沉降到水体底部,增大了悬沙浓度在垂向分布的不均匀性。在长江口最大浑浊带,絮团沉速沿水深的变化特征随水动力的变化而改变,急流时段絮团沉速从表到底呈减小趋势,而憩流时段则是沿水深逐渐增大。在长江口最大浑浊带和Scheldt河口潮滩,潮周期过程中都是在涨憩时段悬浮泥沙絮凝程度最高,形成的絮团粒径和沉速最大,导致最大的沉降通量出现在这一时段,从而使得在涨憩期间的较短时间内中上层水体中悬浮泥沙迅速沉降集中到底部并引起床面的淤积。

江晨曦[10](2017)在《强潮流河口环境泥沙沉降特征数值模拟研究 ——以浙江沿海椒江口为例》文中研究说明椒江是浙江省第三大河流,向东注入台州湾。椒江口是山溪性的强潮流河口,是海陆相互作用强烈的地带,系滨海沉积地貌,主要由粉砂、泥质粉砂等粘性细颗粒泥沙组成,其两岸是淤泥质的潮滩。由于粘性细颗粒泥沙较易发生絮凝沉降作用,易引起潮滩毁坏、港口淤塞、水质恶化,甚至是生态环境等问题,同时潮流流速对泥沙的絮凝沉降具有较大的影响。因此开展河口环境泥沙沉降特征的数值模拟研究具有重要的意义。一方面可以得出影响泥沙絮凝沉降速度升降变化点的潮流流速临界值,另一方面可以通过求解出的沉降速度来分析河口环境泥沙的淤积特征,进一步分析影响椒江南北两岸泥沙淤积快慢的主要自然因素,为建设港口、开挖航道、修建防波堤、围海造陆等实际工程提供建设性的意见。基于上述地质及资料情况,本文以沉积学为理论依据,在资料论证的基础上优选Rouse公式拟合法为计算方法,以椒江口 2012和2013年的实测水文泥沙数据为基础资料,综合应用Mapinfo、Matlab、CorelDRAW软件及Excel进行数据分析和制作图件,研究椒江口的絮凝沉降速度和其变化规律。得出影响絮凝沉降速度升降变化点的潮流流速临界值,并通过沉降速度的分布特征分析了影响椒江河口环境泥沙沉积的各种因素及其沉积动力学机制,主要得到如下认识:1.通过分析椒江河口的地貌、地质特征及水动力特征,得出椒江河口的潮流受河口喇叭型地貌形态的控制。涨潮流受上下游河势的影响,主流始终偏向北岸,而落潮流则受上游强制性弯道河势所逼,主流线偏向南侧。而椒江河床的发育及入海河口的基本格局深受地质构造的影响,其次是全新世海侵以及人类活动的影响。2.以椒江泥沙粒径、组成成分等特征为基础,分析了椒江河口的粘性细颗粒悬沙的来源。椒江口的悬沙主要由伊利石、蒙脱石、绿泥石和高岭石等矿物组成,大部分来自于上游河床的冲刷、岸边地层的侵蚀及长江入海的泥沙,而据地层资料可推测这些泥沙来源于岸边的第四纪地层以及更内陆的中生代地层的侵蚀。3.首次将Rouse公式拟合法应用在椒江口-台州湾海域,计算得出了椒江河口 S1、S2、S3、S4站位处的悬沙沉降速度及全水域的平均悬沙沉降速度。椒江口外海域的悬沙沉降速度范围在0.551-5.37mm/s,全水域的平均悬沙沉速为2.63mm/s,大潮平均悬沙沉速为2.65mm/s,小潮平均悬沙沉速为2.60mm/s。平均悬沙沉速由大到小的空间分布规律为S1、S2、S3、S4站位,即河口主槽区(S1、S2)的悬沙沉降速度最大,其次是河口浅滩区(S3),最后是口外近海区(S4)。本文计算出的椒江口平均悬沙沉降速率范围在不同学者计算的河口海岸环境悬沙沉降速度范围之内(0.01-10mm/s),并且有更为精确的取值范围。因此,本文计算出的椒江口沉速对研究椒江口悬沙的学者具有一定的参考价值。4.通过分析悬沙浓度、流速及沉速这三者之间的关系,解释了平均悬沙沉降速度在涨/落憩之后1-2h不断增大,其后沉速逐渐减小的现象,并得出影响椒江口悬沙絮凝沉降速度升降变化点的临界流速是0.416m/s。涨/落憩时刻流速接近于零,而水体中仍存在大量的悬沙,在向落/涨潮转化的1-2h中,最初流速增加,在流速达到0.416m/s之前,悬沙浓度大于平衡挟沙力,泥沙沉降加快引起悬沙沉降速度的增加。而后,随着阻力、流速的不断加大,对沉速有一定的阻滞作用,沉速因此而不断减小。5.根据4个测站的沉降速度作出椒江口-台州湾整个水域的沉速场分布图,确定了沉降速度的空间分布情况。沉降速度在4个测站处由大到小分别为河口主槽区(S1、S2)、浅滩区(S3)、近海区(S4)。而整个水域的沉速等值线呈现带状分布,靠近湾口较大,远离湾口较小,且由岸向海逐渐降低。以口门外18km的白沙为界,白沙以内的湾口水域,沉降速度较高,而白沙以东的口外水域沉降速度骤降,越往台州湾水域方向沉降速度越小。因此白沙以内的浅滩水域将是主要的泥沙淤积区,尤其是椒江南北两岸。且潮流流速是影响椒江南北两岸泥沙淤积快慢的主要自然因素。

二、长江口北槽航道淤积的灰色预测(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、长江口北槽航道淤积的灰色预测(论文提纲范文)

(1)青草沙水库围堤地基液化危害分析与治理研究(论文提纲范文)

1 工程概况
    1.1 水文条件
    1.2 工程地质条件
2 场地液化危害分析
3 液化治理方法
4 工程方案比选与应用实效
    4.1 治理方法比较
    4.2 治理方法选择
    4.3 合理性分析
5 结语

(2)分汊河口横向环流及其格局转化研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 河口横向环流
        1.2.2 河口水体层化
        1.2.3 河槽形态对横向环流及层化的影响
        1.2.4 河口对人类活动的响应
        1.2.5 长江口研究现状
    1.3 本文研究内容和目标
第二章 研究区域及研究方法
    2.1 研究区域概况
        2.1.1 流域来水来沙
        2.1.2 潮汐与潮流
        2.1.3 风与波浪
        2.1.4 最大浑浊带
        2.1.5 河口及邻近海域重大人类工程
    2.2 数学模型
        2.2.1 模型介绍
        2.2.2 模型设置
        2.2.3 模型验证
        2.2.4 模型计算方案
    2.3 数据处理及计算
        2.3.1 余流计算
        2.3.2 水体层化指标及其控制机制
        2.3.3 水体交换强度计算
第三章 河口水体交换及横向输运转化
    3.1 河口余流和余通量场结构
        3.1.1 余流场结构
        3.1.2 余通量场结构
        3.1.3 水体输运余通量
    3.2 河口水体交换过程及其转化
        3.2.1 河口水体垂向交换
        3.2.2 长江口水体与临近海域的交换
    3.3 河口水体横向输运格局转化
    3.4 本章小结
第四章 横向越滩交换对横向环流的影响及机制
    4.1 横向环流结构及其对横向越滩交换的响应
        4.1.1 横向环流强度
        4.1.2 横向环流结构
    4.2 横向环流对层化的影响
        4.2.1 层化在潮周期内的变化
        4.2.2 层化变化控制机制
    4.3 横向环流结构的分类和转化
        4.3.1 基于Ekman数的环流模式变化
        4.3.2 人类活动影响下的横向环流结构转化
    4.4 本章小结
第五章 河槽断面形态对横向环流的影响及机制
    5.1 河槽断面形态对横向环流结构的影响
        5.1.1 理想模型建立
        5.1.2 横向环流结构响应
        5.1.3 水体层化-混合过程响应
    5.2 河槽断面形态对水体层化的影响机制
        5.2.1 层化控制机制响应
        5.2.2 断面形态演变对人类活动的启示
    5.3 关于断面形态对横向环流控制的应用
        5.3.1 长江口横向环流结构响应
        5.3.2 长江口层化-混合过程响应
        5.3.3 层化控制机制对浚深响应
    5.4 本章小结
第六章 横向环流结构对悬沙输运的影响——以北槽为例
    6.1 横向环流转变
    6.2 水体层化与泥沙再悬浮过程
    6.3 高浊度泥沙环境及其效应
    6.4 本章小结
第七章 结论和展望
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
参考文献
附录
致谢

(3)近40年长江河口潮汐动力变化特征(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 径流变化对河口潮汐特征的影响
        1.2.2 地形变化对河口潮汐特征的影响
        1.2.3 气候变化与海平面上升对河口潮汐特征的影响
    1.3 研究目标、研究内容及技术路线
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 拟解决的科学问题
        1.3.4 技术路线
第二章 研究区域概况
    2.1 长江流域来水来沙特征
    2.2 长江河口潮汐特征
    2.3 长江河口地貌特征
    2.4 重点研究区域
        2.4.1 长江大通至南京河段
        2.4.2 长江河口段
第三章 研究方法
    3.1 水文数据的收集与预处理
        3.1.1 历史水文资料收集
        3.1.2 近期水文资料收集
    3.2 水下地形数据收集与处理
        3.2.1 长江下游航行参考图收集
        3.2.2 河口段海图收集
        3.2.3 水下地形数据处理
    3.3 水文年分级
    3.4 水位序列分析方法
        3.4.1 调和分析
        3.4.2 小波分析
    3.5 潮汐特征系数计算
第四章 长江河口潮汐动力特征变化
    4.1 大通至南京河段潮汐动力变化特征
        4.1.1 极值潮位时空变化特征
        4.1.2 月均潮差时空变化特征
        4.1.3 近期主要分潮振幅变化特征
        4.1.4 近期潮汐特征系数变化特征
    4.2 河口段潮汐动力变化特征
        4.2.1 极值潮位时空变化特征
        4.2.2 年均潮差时空变化特征
        4.2.3 月均潮差时空变化特征
        4.2.4 主要分潮振幅及迟角时空变化特征
        4.2.5 潮汐特征系数时空变化特征
    4.3 本章小结
第五章 长江河口潮汐动力特征影响因素
    5.1 大通至南京河段潮汐动力特征对径流变化的响应
        5.1.1 潮位对径流变化的响应
        5.1.2 潮差对径流变化的响应
        5.1.3 分潮振幅对径流变化的响应
    5.2 河口段潮汐动力特征对径流变化的响应
    5.3 大通至南京河段潮汐动力特征对地形变化的响应
    5.4 河口段潮汐动力特征对地形变化的响应
        5.4.1 河口段河槽平面形态变化
        5.4.2 河口段河槽断面形态变化
        5.4.3 河口段潮汐动力特征对地形变化的响应
    5.5 河口潮汐动力特征对气候变化及海平面上升的响应
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 本文结论
    6.2 不足与展望
参考文献
硕士期间参与科研项目情况
硕士期间发表学术论文情况
致谢

(4)长江口地形演变趋势及其对风暴洪水影响分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景和研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 河口地貌演变分析方法研究
        1.2.2 地形演变趋势预测方法研究
        1.2.3 风暴洪水危险性影响因素研究
    1.3 研究目标和研究内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
    1.4 研究方法、技术路线与创新点
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 技术路线
2 研究区概况与数据、模型介绍
    2.1 研究区概况
        2.1.1 流域和长江口地理概况
        2.1.2 流域水沙概况
        2.1.3 长江口工程建设概况
        2.1.4 上海地区的台风风暴潮灾害
    2.2 数据与模型
        2.2.1 数据来源与预处理
        2.2.2 MIKE21 模型简介
        2.2.3 KKF模型简介
3 长江口南支地形演变特征分析
    3.1 南支冲淤变化特征及过程分析
        3.1.1 南支南岸岸线变化分析
        3.1.2 水下三角洲整体冲淤变化分析
        3.1.3 水下三角洲时空演化特征分析
        3.1.4 南支典型断面的形态变化分析
        3.1.5 南支河段-5m和-10m等深线的演化特征分析
    3.2 南支演变机制探究
        3.2.1 洪水过程因素
        3.2.2 流域来水来沙因素
        3.2.3 人类活动因素
    3.3 本章小结
4 长江口地形演变趋势预测及风暴洪水情景构建
    4.1 基于KKF模型的地形预测研究
        4.1.1 模型参数优化和预测
        4.1.2 模型计算结果精度对比验证
        4.1.3 与经验贝叶斯克里金法的比较
        4.1.4 KKF模型的优势
        4.1.5 地形演变预测结果
    4.2 地形演变下风暴潮复合情景构建
        4.2.1 上海地区风暴潮数值模型建立
        4.2.2 地形演变下风暴洪水情景构建
    4.3 本章小结
5 长江口地形演变对风暴洪水危险性的影响
    5.1 地形对风暴洪水影响机制探究
        5.1.1 基于淹没面积和淹没深度的分析
        5.1.2 基于典型断面的分析
        5.1.3 基于站点极值水位的分析
    5.2 未来情景下风暴洪水危险性预测
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 创新点
    6.3 研究展望
参考文献
附录
后记

(5)长江口表层沉积物侵蚀特性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 研究进展
        1.2.1 沉积物侵蚀模式
        1.2.2 临界侵蚀控制因素
        1.2.3 临界侵蚀的研究方法
        1.2.4 河口区域泥沙侵蚀特性研究
    1.3 研究目标与内容
第二章 研究区域、资料来源与分析方法
    2.1 研究区域概况
        2.1.1 水沙特征
        2.1.2 动力条件
        2.1.3 地形与沉积环境
    2.2 资料来源
    2.3 分析方法
        2.3.1 沉积物物理性状测定
        2.3.2 剪切起动试验
        2.3.3 流变试验
第三章 长江口原状表层沉积物物理性状分布
    3.1 表层沉积物粒度特征
        3.1.1 沉积物类型
        3.1.2 中值粒径与组分特性
    3.2 表层沉积物含水量
        3.2.1 含水量分布
        3.2.2 含水量与固结程度
    3.3 沉积物物理性状的相互关系
    3.4 本章小结
第四章 长江口原状表层沉积物侵蚀过程
    4.1 沉积物表面侵蚀过程
        4.1.1 泥沙物理性状对起动过程的影响
        4.1.2 临界起动应力分析
    4.2 沉积物体积侵蚀过程
    4.3 本章小结
第五章 沉积物临界侵蚀控制因素探讨
    5.1 粒度组成的影响
    5.2 含水量与湿容重的影响
    5.3 粒度与含水量的综合影响
    5.4 本章小结
第六章 长江口表层沉积物临界起动分布研究
    6.1 临界起动应力试验结果分布
    6.2 起动公式在长江口的适用性讨论
        6.2.1 拟合公式的定性意义
        6.2.2 起动拖曳力公式的定量分析
    6.3 长江口起动应力分布及侵蚀趋势探讨
    6.4 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
    7.3 不足与展望
参考文献
在学期间科研成果
致谢

(6)动水条件下细颗粒泥沙絮凝机理研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
主要符号表
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的及意义
    1.3 研究思路
    1.4 论文章节安排
第二章 细颗粒泥沙絮凝研究综述
    2.1 絮凝理论研究进展
        2.1.1 絮凝动力学理论
        2.1.2 胶体稳定性理论
        2.1.3 分形理论
    2.2 絮凝研究成果的主要进展
        2.2.1 絮凝研究的主要方法
        2.2.2 絮凝室内试验研究的主要成果
        2.2.3 絮凝现场观测研究的主要进展
    2.3 絮凝研究的不足及有待完善之处
第三章 细颗粒泥沙动水絮凝试验设计
    3.1 试验原理
    3.2 试验设计
        3.2.1 试验装置
        3.2.2 试验仪器
        3.2.3 试验用沙特性
    3.3 仪器率定
    3.4 试验方案及过程
第四章 动水絮凝试验结果
    4.1 流速分布
    4.2 平均粒径变化
        4.2.1 平均粒径的变化过程
        4.2.2 平均粒径随剪切流速梯度的变化
    4.3 絮团级配变化
        4.3.1 絮团级配的变化过程
        4.3.2 絮团级配随剪切流速梯度的变化
    4.4 本章小结
第五章 细颗粒泥沙絮凝的影响因素及机理分析
    5.1 水流运动强度对泥沙絮凝的影响
        5.1.1 水流运动对絮团平均粒径的影响
        5.1.2 水流运动对絮团级配的影响
    5.2 含沙量对泥沙絮凝的影响
        5.2.1 含沙量对絮团平均粒径的影响
        5.2.2 含沙量对絮团级配的影响
    5.3 初始级配对泥沙絮凝的影响
        5.3.1 初始级配对絮团平均粒径的影响
        5.3.2 初始级配对絮团级配的影响
    5.4 泥沙絮凝的主要影响因素及作用机理
        5.4.1 分析方法
        5.4.2 絮凝程度与影响因素的相关性分析
        5.4.3 絮凝影响因素的主成分分析
        5.4.4 各因素对絮凝的贡献值分析
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢

(7)河势变化下河口环流结构及变异研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 概论
    1.1 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 河口动力学研究进展
        1.2.2 国内河口动力的研究
        1.2.3 长江河口研究现状
    1.3 本文研究内容
        1.3.1 尚存在的问题
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 研究思路和技术路线
        1.3.4 论文结构
第二章 研究区域及研究方法
    2.1 研究区域概况
        2.1.1 流域来水来沙
        2.1.2 潮汐与潮流
        2.1.3 风与波浪
        2.1.4 口外流系
        2.1.5 河口区重大工程介绍
    2.2 研究资料与方法
        2.2.1 地形资料
        2.2.2 数学模型
        2.2.3 河口动力形态与环流
        2.2.4 动力平衡分析
        2.2.5 模型验证
    2.3 本章小结
第三章 河口环流结构及变化机制
    3.1 河口主要汊道的窄深化演变特性
        3.1.1 冲淤分布
        3.1.2 河槽容积
    3.2 河口环流结构及变化
        3.2.1 主要汊道河口环流结构
        3.2.2 河口环流结构变化
    3.3 河口环流结构控制因素
        3.3.1 动力特征变化
        3.3.2 Ekman数与Kelvin数
    3.4 环流变化对盐水输运的影响
        3.4.1 长江河口盐水通量结构
        3.4.2 纵、横向稳定剪切扩散对比
    3.5 本章小结
第四章 河口横向环流及其效应
    4.1 分汊型河口水动力和盐度分布特征
    4.2 横向环流的强度及结构变化
        4.2.1 横向环流强度
        4.2.2 横向环流的结构
        4.2.3 横向环流结构变化
    4.3 横向环流对河口层化的影响
        4.3.1 河口分层变化
        4.3.2 长江河口层化机制
    4.4 横向环流对河口环流的驱动机制
    4.5 本章小结
第五章 河口水下三角洲前缘冲淤演变动力机制
    5.1 动力学量化指标
    5.2 水下三角洲前缘冲淤变化
    5.3 冲淤变化的动力机制
        5.3.1 潮流能量耗散
        5.3.2 侵蚀速率
        5.3.3 余流场变化
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 研究创新点
    6.3 不足与展望
参考文献
附录
致谢

(8)异重流与环境物质交换经验式不确定性及其对数学模型的影响研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 异重流与环境物质交换经验式的重要性
        1.1.2 物质交换经验式不确定性研究现状
    1.2 本文研究内容及章节安排
        1.2.1 本文研究内容
        1.2.2 本文创新点
        1.2.3 章节安排
第2章 基于贝叶斯蒙特卡罗方法对物质交换经验式不确定性建模
    2.1 基本理论
        2.1.1 蒙特卡罗模拟和采样方法
        2.1.2 贝叶斯定理
    2.2 泥沙侵蚀经验式不确定性建模
        2.2.1 泥沙侵蚀经验式介绍
        2.2.2 N_1-N_2经验系数组合不确定性建模
        2.2.3 A_3-N_2经验系数组合不确定性建模
    2.3 水卷吸经验式不确定性建模
        2.3.1 水卷吸经验式介绍
        2.3.2 E_1-E_2经验系数组合不确定性建模
    2.4 本章小结
第3章 物质交换经验式经验系数的不确定性
    3.1 泥沙侵蚀经验式N_1-N_2经验系数组合不确定性
    3.2 泥沙侵蚀经验式A_3-N_2经验系数组合不确定性
    3.3 水卷吸经验式E_1-E_2经验系数组合不确定性
    3.4 本章小结
第4章 物质交换经验式不确定性对传统四方程数学模型的影响
    4.1 传统四方程模型数学描述
        4.1.1 控制方程
        4.1.2 数值计算方法
        4.1.3 边界条件及初值
    4.2 泥沙侵蚀经验式不确定性对传统四方程模型的影响
        4.2.1 经验系数N_1-N_2组合对传统四方程模型的影响
        4.2.2 经验系数A_3-N_2组合对传统四方程模型的影响
    4.3 水卷吸经验式不确定性对传统四方程模型的影响
    4.4 本章小结
第5章 物质交换经验式不确定性对水沙耦合三方程数学模型的影响
    5.1 水沙耦合三方程模型数学描述
        5.1.1 控制方程
        5.1.2 数值计算方法
        5.1.3 边界条件及初值
    5.2 泥沙侵蚀经验式不确定性对水沙耦合三方程模型的影响
        5.2.1 经验系数N_1-N_2组合对水沙耦合三方程模型的影响
        5.2.2 经验系数A_3-N_2组合对水沙耦合三方程模型的影响
    5.3 水卷吸经验式不确定性对水沙耦合三方程模型的影响
    5.4 本章小结
第6章 经验系数不确定性概率分析法在实验算例中的应用
    6.1 算例介绍
    6.2 边界条件及初值
    6.3 泥沙侵蚀经验式不确定性概率分析法在实验算例中的应用
        6.3.1 经验系数N_1-N_2组合不确定性概率分析法在实验算例中的应用
        6.3.2 经验系数A_3-N_2组合不确定性概率分析法在实验算例中的应用
    6.4 水卷吸经验式不确定性概率分析法在实验算例中的应用
    6.5 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
作者简历

(9)粘性泥沙絮凝沉降过程与控制机制研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 研究进展
        1.2.1 絮凝发生机制
        1.2.2 絮团特性
        1.2.3 影响絮凝因素
    1.3 研究目标与研究内容
第二章 研究方法
    2.1 室内试验研究
        2.1.1 试验样品及仪器设备
        2.1.2 试验设计及过程
    2.2 现场观测研究
        2.2.1 观测区域水文泥沙概况
        2.2.2 现场观测仪器设备
        2.2.3 现场观测设计及样品采集过程
    2.3 数据处理与计算
        2.3.1 室内试验数据处理
        2.3.2 现场观测水动力数据处理
        2.3.3 现场观测絮团数据处理
        2.3.4 其他数据处理
第三章 絮团发育关键控制因子的试验研究
    3.1 絮团粒径与沉降速度分布的动水试验结果
        3.1.1 淡水动水试验结果
        3.1.2 盐水动水试验结果
    3.2 紊动剪切、悬沙浓度和盐度对絮团粒径的影响
    3.3 絮团有效密度和分形维数的变化讨论
    3.4 本章小结
第四章 典型水沙环境现场絮团特征及变化过程
    4.1 河流中絮团变化过程
        4.1.1 水沙动力的空间变化
        4.1.2 悬沙浓度垂向分布
        4.1.3 现场絮团和分散颗粒垂向分布
    4.2 河口最大浑浊带絮团在潮周期的变化过程
        4.2.1 水沙动力在潮周期的变化
        4.2.2 不同特征时刻现场絮团和分散颗粒垂向分布
    4.3 淤泥质潮滩絮团在潮周期的变化过程
        4.3.1 水沙动力随时间的总体变化过程
        4.3.2 现场絮团粒径的变化
        4.3.3 常态天气期间潮周期内的水沙变化
        4.3.4 风暴天气期间潮周期内的水沙变化
    4.4 本章小结
第五章 絮团粒径和有效密度变化控制机制探讨
    5.1 天然水体中絮凝控制因素分析
    5.2 絮团发育的潮汐不对称特性分析
    5.3 絮团有效密度的变化及模拟
    5.4 本章小结
第六章 絮凝沉降及其沉积效应
    6.1 絮团沉降速度的变化
    6.2 絮凝沉降对河流悬沙垂向分布的影响
    6.3 絮凝沉降对河口最大浑浊带高浊度的维持以及航道淤积的影响
    6.4 絮凝沉降对潮滩淤积的影响
    6.5 本章小结
第七章 结论和展望
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
    7.3 不足与展望
参考文献
在学期间科研成果
致谢

(10)强潮流河口环境泥沙沉降特征数值模拟研究 ——以浙江沿海椒江口为例(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 选题背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 絮凝沉降理论的研究现状
        1.2.2 区域的研究现状
        1.2.3 存在的问题
    1.3 研究方案
        1.3.1 研究的主要内容
        1.3.2 研究方法和技术路线
    1.4 主要工作量与创新性成果
        1.4.1 完成的主要工作量
        1.4.2 取得的创新性成果
2 地貌及地质特征
    2.1 地貌特征
        2.1.1 陆地地貌
        2.1.2 岸滩地貌
    2.2 基底结构特征
        2.2.1 构造位置及演化特征
        2.2.2 断裂特征
    2.3 地层特征
        2.3.1 新生代地层
        2.3.2 前新生代地层
3 椒江口水动力与泥沙特征
    3.1 径流变化特征
    3.2 潮汐变化特征
    3.3 潮流变化特征
        3.3.1 流速随水深的变化规律
        3.3.2 流速的沿程和潮型变化规律
    3.4 泥沙变化特征
        3.4.1 悬沙粒径的分布特征
        3.4.2 床沙粒径的分布特征
        3.4.3 泥沙成分分析
        3.4.4 悬沙浓度的变化规律分析
    3.5 本章结论
4 沉降速度的求解及其变化规律分析
    4.1 泥沙沉降速度的求解
        4.1.1 数学模型的建立
        4.1.2 数学模型的验证
        4.1.3 数学模型的求解
    4.2 沉速的变化规律分析
        4.2.1 沉速在垂向上的变化规律
        4.2.2 沉速随空间的变化规律
        4.2.3 沉速随潮型的变化规律
        4.2.4 沉速随时间的变化规律
    4.3 本章结论
5 影响椒江河口环境泥沙沉积的各因素分析
    5.1 地质因素
    5.2 自然因素
        5.2.1 外源物质对河口沉积的影响
        5.2.2 潮汐对河口沉积的影响
        5.2.3 潮流流速对河口沉积的影响
    5.3 人为因素
    5.4 椒江口形成的地质背景及影响其地貌变化的因素探讨
    5.5 本章结论
6 结论
参考文献
附录
作者简历

四、长江口北槽航道淤积的灰色预测(论文参考文献)

  • [1]青草沙水库围堤地基液化危害分析与治理研究[J]. 周元,刘荣毅,夏朝娟,张鹤川. 上海国土资源, 2021(04)
  • [2]分汊河口横向环流及其格局转化研究[D]. 陈语. 华东师范大学, 2020(09)
  • [3]近40年长江河口潮汐动力变化特征[D]. 袁小婷. 华东师范大学, 2019(09)
  • [4]长江口地形演变趋势及其对风暴洪水影响分析[D]. 梁鑫鑫. 华东师范大学, 2019(09)
  • [5]长江口表层沉积物侵蚀特性研究[D]. 乔宇. 华东师范大学, 2019(09)
  • [6]动水条件下细颗粒泥沙絮凝机理研究[D]. 刘俊秀. 中国水利水电科学研究院, 2019(08)
  • [7]河势变化下河口环流结构及变异研究[D]. 朱磊. 华东师范大学, 2018(12)
  • [8]异重流与环境物质交换经验式不确定性及其对数学模型的影响研究[D]. 张维凯. 浙江大学, 2018(12)
  • [9]粘性泥沙絮凝沉降过程与控制机制研究[D]. 郭超. 华东师范大学, 2018(12)
  • [10]强潮流河口环境泥沙沉降特征数值模拟研究 ——以浙江沿海椒江口为例[D]. 江晨曦. 浙江大学, 2017(02)

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长江口北航道泥沙的灰色预测
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