基于剖面声呐的海底沙纹演变规律试验研究
发布时间：2021-09-09 17:51
海底沙纹是一种尺度较小的微地貌形态,对底床演变和沉积物输运具有重要作用。当前对沙纹的测量方法较少,且都具有一定的局限性。基于声呐扫描、光学摄影和人工测量等方法,通过室内水槽试验来研究剖面声呐测量沙纹的可行性,并进一步分析波浪作用下沙纹的演变规律。试验结果表明:剖面声呐观测沙纹具有很好的可行性,能够较好地反演出沙纹的波脊间距和波高等形态特征;沙纹在发育过程中,会依次经历不规则沙纹、弯曲沙纹、交叉沙纹、顺直沙纹四个过程,然后趋于稳定;在5 cm波高和10 cm波高的波浪作用下,沙纹的波脊间距不超过4.5 cm,波高最后稳定在0.5～1.5 cm。研究发现剖面声呐观测沙纹具有很好的效果,可为海底沙纹观测提供一种新型的观测技术。
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(31)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
波浪水槽示意图
波浪作用下两次试验的水体悬浮泥沙浓度随时间变化趋势如图3所示。在试验未开始前,两组试验的浊度均为15 mg/L左右。在5 cm波高波浪载荷作用下,悬浮泥沙浓度在10 min内快速上升至30 mg/L,随后略微下降至28 mg/L,在试验开始170 min后再次上升至30 mg/L并趋于稳定,试验结束后悬浮泥沙浓度缓慢降低。在10 cm波高波浪载荷作用下,悬浮泥沙浓度首先快速上升至75 mg/L,随后增速减缓,试验开始105 min后上升至90 mg/L发生跳跃,该时刻造波装置发生故障停止了约1 min,随后悬浮泥沙浓度以约0.3 mg/(L·min)的增速继续增长,当悬浮泥沙浓度增至120 mg/L时趋于稳定,试验结束后,悬浮泥沙浓度缓慢降低。
2.2.1 底床侵蚀淤积情况波浪作用下沙床高程随时间变化趋势如图4所示(仅截取了0.6 m的沙床进行研究),x轴零点即对应声呐在测线上的位置,x轴正方向为沙床前侧,色标零点为设定的水底底面,白色区域为旋转测量时段。在5 cm波高波浪作用下,由于波浪作用较小使得底床变化不明显。在试验前110 min内,在-30～-10 cm区域(前部)沙床高程略微增长,在-10～10 cm区域(中部)沙床各部分变化趋势不一致,在10～30 cm区域(尾部)沙床被侵蚀了约0.5 cm,随后沙床各部分无明显变化趋势,试验前后沙床各部分总体约被侵蚀了0.5 cm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于OpenFOAM近岸沙纹床面水动力数值模拟[J]. 刘绪杰,孟艳秋,刘晓建,刘诚. 水运工程. 2019(11)
[2]波致海床液化引发底边界高浓度悬浮体形成过程的试验研究[J]. 崔凯,贾永刚,刘晓磊,文明征,单红仙. 科学技术与工程. 2018(21)
[3]斜向波作用下斜坡海床上管线三维冲刷特性[J]. 程永舟,杨董为,鲁显赫,黄筱云,夏波. 哈尔滨工程大学学报. 2018(05)
[4]海底沙波分类与演化研究进展[J]. 单红仙,沈泽中,刘晓磊,文明征,朱超祁,贾永刚. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2017(10)
[5]沙纹形成问题研究综述[J]. 崔岩. 中国水运(下半月). 2017(06)
[6]潮滩微地貌的声学观测与分析[J]. 陈景东,汪亚平,朱庆光,黄蓓,吴自银,高建华. 南京大学学报(自然科学). 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]浅水非线性波作用下沙纹床面底层流动特性试验研究[J]. 程永舟,王永学,蒋昌波,陈纯. 水科学进展. 2007(06)
博士论文
[1]海南岛西南海域海底沙波沙脊形成演化及其工程意义[D]. 马小川.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2013
硕士论文
[1]明渠沙纹演化及其湍流动力特性实验研究[D]. 许栋.天津大学 2005
本文编号：3392524
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(31)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
波浪水槽示意图
波浪作用下两次试验的水体悬浮泥沙浓度随时间变化趋势如图3所示。在试验未开始前,两组试验的浊度均为15 mg/L左右。在5 cm波高波浪载荷作用下,悬浮泥沙浓度在10 min内快速上升至30 mg/L,随后略微下降至28 mg/L,在试验开始170 min后再次上升至30 mg/L并趋于稳定,试验结束后悬浮泥沙浓度缓慢降低。在10 cm波高波浪载荷作用下,悬浮泥沙浓度首先快速上升至75 mg/L,随后增速减缓,试验开始105 min后上升至90 mg/L发生跳跃,该时刻造波装置发生故障停止了约1 min,随后悬浮泥沙浓度以约0.3 mg/(L·min)的增速继续增长,当悬浮泥沙浓度增至120 mg/L时趋于稳定,试验结束后,悬浮泥沙浓度缓慢降低。
2.2.1 底床侵蚀淤积情况波浪作用下沙床高程随时间变化趋势如图4所示(仅截取了0.6 m的沙床进行研究),x轴零点即对应声呐在测线上的位置,x轴正方向为沙床前侧,色标零点为设定的水底底面,白色区域为旋转测量时段。在5 cm波高波浪作用下,由于波浪作用较小使得底床变化不明显。在试验前110 min内,在-30～-10 cm区域(前部)沙床高程略微增长,在-10～10 cm区域(中部)沙床各部分变化趋势不一致,在10～30 cm区域(尾部)沙床被侵蚀了约0.5 cm,随后沙床各部分无明显变化趋势,试验前后沙床各部分总体约被侵蚀了0.5 cm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于OpenFOAM近岸沙纹床面水动力数值模拟[J]. 刘绪杰,孟艳秋,刘晓建,刘诚. 水运工程. 2019(11)
[2]波致海床液化引发底边界高浓度悬浮体形成过程的试验研究[J]. 崔凯,贾永刚,刘晓磊,文明征,单红仙. 科学技术与工程. 2018(21)
[3]斜向波作用下斜坡海床上管线三维冲刷特性[J]. 程永舟,杨董为,鲁显赫,黄筱云,夏波. 哈尔滨工程大学学报. 2018(05)
[4]海底沙波分类与演化研究进展[J]. 单红仙,沈泽中,刘晓磊,文明征,朱超祁,贾永刚. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2017(10)
[5]沙纹形成问题研究综述[J]. 崔岩. 中国水运(下半月). 2017(06)
[6]潮滩微地貌的声学观测与分析[J]. 陈景东,汪亚平,朱庆光,黄蓓,吴自银,高建华. 南京大学学报(自然科学). 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]浅水非线性波作用下沙纹床面底层流动特性试验研究[J]. 程永舟,王永学,蒋昌波,陈纯. 水科学进展. 2007(06)
博士论文
[1]海南岛西南海域海底沙波沙脊形成演化及其工程意义[D]. 马小川.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2013
硕士论文
[1]明渠沙纹演化及其湍流动力特性实验研究[D]. 许栋.天津大学 2005
本文编号：3392524
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