长江口南槽悬沙输运涨落潮不对称研究

发布时间：2017-12-20 03:34

  本文关键词：长江口南槽悬沙输运涨落潮不对称研究　出处：《华东师范大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 涨落潮不对称 水沙输移机制 悬沙浓度 盐淡水混合 南槽

【摘要】：河口地区的泥沙输运是河口开发治理的关键问题,对于航道和港口建设、生态保护滩涂围垦等方面具有极其重要的影响。目前关于河口潮周期的悬沙输运研究虽有较多成果,但对涨潮和落潮阶段的主要输沙过程、机理进行系统对比、剖析的研究工作却开展甚少。开展河口涨落潮悬沙输运不对称性研究是对以往研究工作的有益补充,对于深化和完善河口动力悬沙过程的认识、推动河口沉积动力学和泥沙运动力学的发展具有重要科学意义,同时也为悬沙输运数学模型提供必要的参数取值。南槽作为长江口第三级分汊的南汊道,入海四口之一,是输水输沙的主要通道。本文基于南槽中下段洪枯季3个测点的水沙观测数据,通过水文统计分析、准调和分析及机制分解等方法,探究了水动力、盐淡水混合、悬沙浓度分布及水沙输运机制及其在时间和空间上的差异,并探讨了涨落潮输沙不对称性及动力要素对净输沙产生的影响。主要结果如下:(1)通过潮流的准调和分析得到的M4和M2分潮振幅比表明南槽中段枯季具有潮波变形,且由M4和M2分潮的相位角差值可知得南槽中段测点枯季为涨潮占优。然而实测资料显示,S1测点枯季大小潮均为落潮优势流。这两种判别方法差异的出现正反映出径流在涨落潮不对称中的重要作用。南槽测点涨落潮流速不对称现象十分显著,涨潮历时均小于落潮历时,各测点涨落潮流速大小有所差别;大潮流速均要大于小潮,随着测点向口外推移洪枯季大小潮比值逐渐减小。洪季流域内大量的径流下泄导致洪季平均流速大于枯季,对于同一季节来说不同测点平均流速相差不大;垂向上流速由表至底基本为减小趋势,且涨落潮垂向流速分布也有明显的不对称现象。通过对流速不对称现象分析可知,在涨潮流占优区域,径流作用是形成落潮流速大于涨潮流速现象的主要原因,且测点位于河道的位置,对涨落潮流速也有一定影响,而大风则能引起涨落潮流速大小的转变。通过对纵向输水量的分析可以看出,南槽中段河道以落潮优势流为主,越往下段落潮优势越弱,受径潮流的共同影响,各测点净输水均有表层输水向海、底层输水向陆的垂向环流出现。(2)从南槽中段至下段水体盐度呈增大趋势,因潮流和径流的强度变化,盐度在时间上具有涨落潮、大小潮、洪枯季的变化特征;垂向盐度一般在涨转落期间达到最大值,落转涨期间盐度最小;垂向盐度以缓混合型为主,南槽中段测点涨潮垂向混合作用强于落潮阶段,下段测点则基本为落潮混合作用强于涨潮,大潮垂向混合均要强于小潮,枯季强于洪季;中下段测点洪枯季输盐量均为从落潮优势逐渐转变为涨潮优势。对比各测点输水量和输盐量的变化特征,可见在涨落潮盐度相差不大的情况下,涨落潮输盐量与输水量呈现较好的对应关系,但涨落潮输水量与盐度大小不一致时,涨落潮输盐量由优势较大的因素控制。(3)南槽悬沙浓度具有显著的时空变化特征,表现为涨潮大于落潮,大潮大于小潮的特征,随着测点向口外推移,悬沙浓度由洪季高于枯季向枯季高于洪季转变。悬沙浓度与流速存在较好的对应关系,悬沙浓度一般随着流速的增大而增高,故流速的涨落潮不对称能引起涨落潮输沙的不对称。输沙量为落潮优势时,垂向上表现为表层输沙向海、底层输沙向陆或是均向海输运;涨潮优势时,垂向上为表层输沙向陆、底层输沙向海或是均向陆输运。(4)南槽是长江向海输水的重要通道,其欧拉余流的方向向海,斯托克斯余流的方向向陆。在南槽中下段的悬沙输移中,平流输沙和斯托克斯输沙项占主导地位,前者向海输沙,后者向陆输沙;潮泵作用项次之,垂向净环流输沙项对潮周期净输沙的影响程度相对较弱。在潮泵效应输沙项中,T5是主要贡献项,且在大小潮周期中,悬沙浓度的复杂变化是造成T5随潮周期剧烈波动的主要原因。(5)通过对南槽涨落潮流速和悬沙不对称对净输沙的影响及其各动力要素的分析表明:径流和潮汐共同作用下,涨落潮输水控制着涨落潮输沙的方向,但输水量并不一定能决定输沙量的大小。盐水入侵会在水体的中下层形成盐跃层,盐跃层的产生大大增大了高盐度水体的密度,导致盐跃层上下的泥沙不易相互扩散,且适宜的盐度为泥沙絮凝提供了有利的介质条件,絮凝加速了悬沙沉降,致使泥沙集中于水体底层。盐水入侵导致的涨落潮流速和悬沙浓度不对称是造成涨落潮输沙不对称的原因。再悬浮作用是河口地区泥沙输运的重要环节,涨落潮再悬浮通量的不同对涨潮落输沙量有着重要影响。对涨落潮悬沙浓度和净输沙的对比研究表明,由涨落潮输沙不对称产生的净输沙的强度并非由某一动力因素控制,而是在多种动力因素作用的复合结果。涨落潮悬沙浓度大小和净输沙方向最为相关,其次为平均水深和平均流速,与平均历时关系最弱。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TV148

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 李树仁;;潮水影响地区供水勘察点滴体会[J];勘察技术;1978年01期

2 沈志刚,刘桦,何友声;利用涨落潮水流冲刷河口闸闸区淤积[J];华北水利水电学院学报;2001年03期

3 张舒羽;倪勇强;;瓯江灵昆南口封堵工程对水动力及码头航道的影响[J];长江科学院院报;2009年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张钊;长江口南槽悬沙输运涨落潮不对称研究[D];华东师范大学;2017年

，

本文编号：1310613