波浪影响下的海底泥沙再悬浮研究

发布时间：2020-05-19 20:13

【摘要】： 随着现代社会的发展,近岸海域环境污染越来越严重。于是底泥在海水水质问题中的重要作用,也越来越受到重视。然而,波浪作用下底泥运动的复杂性给水质控制和预报带来了极大的困难,随着计算机的迅速发展,以水动力学为基础的数值模拟为底泥运动与再悬浮研究提供了可能。 在假定海底泥沙水为牛顿流体的基础上,采用动量源法造波,末端设置人工衰减层消波,利用连续性方程和N-S方程模拟流体质点运动,采用VOF法追踪自由面和水-泥沙水的相界面运动,建立了空气—海水—高浓度泥沙水的数值波浪水槽,实现了波浪作用下泥沙水层内的动力学响应模拟。利用波谱分析手段,得到了表面波和内波的控制区域和作用情况,建立了表面波与内波波幅沿水深分布的解析表达式;在此基础上,考虑海底存在高浓度泥沙水层的实际情况,建立了修正起沙理论,推导了修正泥沙起动公式。 取得的主要成果为:随着水深加大,波动首先由表面波控制,逐渐过渡为由表面波和内波同时控制,最后由内波主要控制;表面波与内波在小幅值时,它们间的非线性相互作用可以忽略,可以独立的存在于水层和泥沙水层流场中;对于表面波和内波均可以采用有限水深的表面波解析公式计算,误差是可以忽略;对于表面波、内波场,波数的模拟值与解析解符合很好。波幅模拟值与解析解的趋势虽然一致,但存在一定误差;本文建立的波浪作用下泥沙起动公式与窦国仁的公式相比,本公式能够更好地反映泥沙起动过程。 最后,本文对泥沙再悬浮运动理论作了系统研究,建立了波浪作用下泥沙起动修正理论,得到了泥沙再悬浮条件,为近岸海底泥沙再悬浮预测提供了理论支持。
【图文】：

为了确定自由面的位置，本文以第二种情况为例，说明确定自由面位置的方以及一个网格内的自由表面属于第二种情况的条件。坐标系如图 2-4 所示，将标原点定于网格左下角处。网格在 x 和 y 方向的尺度分别为 Δx 和 Δy。自由面 x 轴的夹角为 β（锐角），自由面同网格的两条边的交点为（0，y1）（Δx,y2）图 2-3 自由表面和自由表面在自由面单元内的形状图 2-4 第二种情况下，自由表面位置的确定

自由面的位置，，本文以第二种情况为例，说明确定自格内的自由表面属于第二种情况的条件。坐标系如图网格左下角处。网格在 x 和 y 方向的尺度分别为 Δx 和为 β（锐角），自由面同网格的两条边的交点为（0，图 2-3 自由表面和自由表面在自由面单元内的形状
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：P737.14

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 蒋智勇,程和琴,陈吉余,周天瑜;长江口南槽底沙再悬浮对重金属吸附的影响[J];安全与环境学报;2003年03期

2 车越,何青,吴阿娜;河口泥沙再悬浮对悬沙中重金属元素的影响[J];长江流域资源与环境;2003年05期

3 陈沈良,张国安,杨世伦,虞志英;长江口水域悬沙浓度时空变化与泥沙再悬浮[J];地理学报;2004年02期

4 韩其为,何明民;细颗粒泥沙成团起动及其流速的研究[J];湖泊科学;1997年04期

5 赵子丹;;波浪边界层和底沙起动[J];港口工程;1987年01期

6 钱嫦萍,陈振楼,胡玲珍,邓焕广;崇明东滩沉积物再悬浮对沉积物-水界面氮、磷交换行为的影响[J];环境科学;2003年05期

7 孙大鹏,李玉成;数值水槽内的阻尼消波和波浪变形计算[J];海洋工程;2000年02期

8 王丕波,宋金明,郭占勇,李鹏程;海洋表层沉积物再悬浮的诱因及其对生源要素循环的影响[J];海洋科学;2005年10期

9 陈聚法;赵俊;孙耀;方建光;;桑沟湾贝类养殖水域沉积物再悬浮的动力机制及其对水体中营养盐的影响[J];海洋水产研究;2007年03期

10 窦国仁,董凤舞,窦希萍,李y斃

本文编号：2671420