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为了建立涵盖更多物理机制的河口潮平均盐度解析模型，更好地探究风对盐度纵向分布的影响，本文在MacCready河口潮平均准稳态盐度模型基础上进行了以下改进：在风作用的基础上，通过加入经过盐度分层作用修正的垂向紊动黏性系数垂向结构进行盐度分布的解析。以现有的改进模型计算不同风速风向下Delaware河口的盐水上溯距离、Ri值、紊流边界层厚度和断面盐通量分布的结果可以发现：对于离岸风，当风速增强，上溯距离、Ri值和断面盐通量都是先增大后减小，边界层厚度不断增加；对于向岸风，当风速增强，上溯距离、Ri值和断面盐通量都是不断减小，边界层厚度不断增加。风对河口垂向平均盐度纵向分布的影响主要体现在张力效应和垂向紊动混合两个方面改变离散盐通量大小，从而直接影响盐度纵向分布。 相似文献
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河控型河口盐度混合和层化是控制悬沙输移扩散的重要动力机制。以珠江磨刀门河口为研究对象,基于2017年洪季三船同步大、小潮水文泥沙观测数据,分析河控型河口水体盐度层化结构的时空变化对悬沙分布的影响机制。结果表明:受径潮动力耦合时空变化影响,河口盐度垂向分布表现出时空差异,即受径流主导的M1站(挂锭角),河口盐度在涨落潮周期内垂向混合均匀,受径潮控制的M2站(口门)在整个潮周期内盐度层化结构明显,口门外侧的M3站,潮动力作用较强,盐度垂向分布随涨落潮变化而变化;悬沙空间分布与盐度分布关系密切,盐度混合均匀利于悬沙垂向均匀分布,而盐度层化则使悬沙倾向于滞留在底层水体中,且在盐度层结界面之下出现高悬沙浓度,悬沙浓度垂向分布曲线呈L字型或抛线型,纵向上表现为高浓度悬沙团抑制在盐水楔前端,盐度层化对悬沙的捕集效应明显。通过对比水体标准化分层系数与水流垂向扩散强度系数发现,两者呈现负相关关系,即标准化分层系数愈大,垂向扩散强度愈小,表明水体层化抑制悬沙垂向扩散强度,而且水体层化程度越高,悬沙垂向扩散抑制程度越大,进而促进了河口水体盐度层化对悬沙捕集作用。本研究有助于揭示河口细颗粒泥沙运动机制及河口拦门沙演变机制,并为磨刀门河口拦门沙治理提供科学依据。 相似文献
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《海洋学报》2021,(5)
河控型河口盐度混合和层化是控制悬沙输移扩散的重要动力机制。以珠江磨刀门河口为研究对象,基于2017年洪季三船同步大、小潮水文泥沙观测数据,分析河控型河口水体盐度层化结构的时空变化对悬沙分布的影响机制。结果表明:受径潮动力耦合时空变化影响,河口盐度垂向分布表现出时空差异,即受径流主导的M1站(挂锭角),河口盐度在涨落潮周期内垂向混合均匀,受径潮控制的M2站(口门)在整个潮周期内盐度层化结构明显,口门外侧的M3站,潮动力作用较强,盐度垂向分布随涨落潮变化而变化;悬沙空间分布与盐度分布关系密切,盐度混合均匀利于悬沙垂向均匀分布,而盐度层化则使悬沙倾向于滞留在底层水体中,且在盐度层结界面之下出现高悬沙浓度,悬沙浓度垂向分布曲线呈L字型或抛线型,纵向上表现为高浓度悬沙团抑制在盐水楔前端,盐度层化对悬沙的捕集效应明显。通过对比水体标准化分层系数与水流垂向扩散强度系数发现,两者呈现负相关关系,即标准化分层系数愈大,垂向扩散强度愈小,表明水体层化抑制悬沙垂向扩散强度,而且水体层化程度越高,悬沙垂向扩散抑制程度越大,进而促进了河口水体盐度层化对悬沙捕集作用。本研究有助于揭示河口细颗粒泥沙运动机制及河口拦门沙演变机制,并为磨刀门河口拦门沙治理提供科学依据。 相似文献
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长江口悬沙动力特征与输运模式 总被引：5，自引：0，他引：5
本项研究用ADCP在长江河口进行高频、高分辨率三维流速和声学浊度的定点观测,通过对定点站位潮周期内的悬沙浓度、流速和盐度的分析,计算悬沙输运率;悬沙输运机制分析表明平流作用、斯托克斯漂移效应在悬沙输运中占据主导地位.此外,从河口内向河口外,潮周期内的水动力特征与悬沙净输运具有明显的地域性差异,主要表现在悬沙输送的贡献因子、盐度的垂向混合和分布特征、垂向流速等方面.在拦门沙下游和口外地区,悬沙均向西、北方向输送,而拦门沙上游则向东、南方向输送.这种悬沙输运格局,对于长江口拦门沙及附近最大浑浊带的形成有着重要的作用. 相似文献
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对长江口2002年和2003年共4个潮周期的数据进行了分析,通过流速对数剖面公式计算边界层参数,并对各个潮周期内的边界层参数的变化规律进行了分析,同时也对悬沙输送可能对垂向水流结构以及边界层参数造成的影响进行了探讨。结果表明,悬沙的时间分布特征对温度、盐度、水体密度的分布格局有重要影响,主要表现在水体的Rf值普遍较高,分层稳定。此外,悬沙也可影响边界层参数,从而对水流结构产生影响。由于水体的层化作用,使层间的摩擦阻力增大,相当于在垂向上产生不同内边界层,因而影响了流速在垂向上的变化。 相似文献
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长江河口悬沙与盐分输运机制分析 总被引：2，自引：0，他引：2
2004年9月15~22日在长江口南支口门区域进行了水位、流速、悬沙浓度、盐度的全潮观测,基于这些现场数据,分析河口区域流速结构、悬沙浓度与盐度的时空分布特征;利用机制分解法研究河口悬沙、盐分的通量和输运机制,并探讨它们与水体垂向结构之间的关系。主要结论如下:长江河口区的悬沙浓度存在显著的时空变化特征,从口内向口外,悬沙浓度呈显著减小趋势,大潮期间的悬沙浓度较大,是小潮期间的数倍。通量机制分析结果表明,长江河口区以欧拉余流为主,向海输运,并有向海方向逐渐减小的趋势,斯托克斯余流向陆输运,在大、小潮期间有显著差异。盐分输运机制中,以欧拉余流占主导地位,潮泵效应、垂向重力环流、垂向剪切扩散作用的贡献次之。长江河口悬沙净输运率在向海方向逐渐减小,大潮期间的悬沙净输运率比小潮期间的大1~2个数量级,水动力条件是造成长江河口悬沙净输运时空差异的主要因素。悬沙输运机制小潮期间以欧拉余流占主导地位,在大潮期间则以与紊流相关的垂向剪切扩散作用取代欧拉余流占据主导地位。悬沙瞬时输运机制中的剪切扩散项在中下层水体的理查德森数(Ri)小于0.25时才有较大的量值,在南槽内,当底层水体的理查德森数(Ri)处于-0.1相似文献
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自然条件下的海滩并非由均一粒径的泥沙组成,在波浪作用下会发生泥沙分选。本文针对全级配沙床,开展水槽试验,研究不同波浪动力对海滩沙垂向分异特征的影响。实验结果表明:波高对海滩沙垂向粒度分异性结果影响较大,大波高作用下沙坝处垂向泥沙粒度变化受波浪影响深度达8cm;小波高作用下,由于波能相对较小,波浪第一次触底产生的紊动较弱,使得垂向泥沙粒度变化较小。相同波高不同周期波浪作用下的垂向泥沙分异特征的差异主要表现在上冲水流和重力回落流共同作用下携沙能力的不同。 相似文献
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强潮河口三维无结构网格盐度数学模型 总被引：3，自引：0，他引：3
采用平面无结构网格和垂向直接分层,建立了强潮河口盐度三维斜压力数学模型。无结构网格使模型能够适应河口复杂的边界,并可以根据需要进行局部加密。Casulli的半隐式法离散模型水位梯度和垂项紊动扩散项,克服了水位梯度和垂项紊动扩散对模型稳定性的影响,Semi-Lagrangian法用于模型对流项的离散,使模型具有"无条件"稳定性。采用水池风生流和盐度异重流算例检验了模型,并应用模型模拟了强潮河口(瓯江口)的潮流盐度运动,计算和实测结果进行比较,表明该模型是准确、可靠的。 相似文献
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洋山港海域水体和悬沙输运机制研究 总被引：2，自引：0，他引：2
对洋山港海域水体和悬沙长期输运速度分离,并进行机制分解,分析各种物理过程对水体和悬沙长期输运速度所起的作用.结果表明,水体和悬沙输运存在明显差异,直接描述悬沙净输运更准确合理;欧拉余流在水体长期输运中占主导地位,平流输运和潮泵输运是洋山港海域悬沙输运的主要动力因素,由于潮动力混合较强,垂向输运作用很小. 相似文献
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山东半岛东北部海域悬浮体季节分布及控制因素 总被引：1，自引：0，他引：1
基于2018年山东半岛东北部海域冬、夏两季悬浮体浓度、浊度及水温和盐度调查资料,分析了研究区水体悬浮体浓度的季节性变化,探讨了其控制因素。结果表明:夏季浊度在0.2~37.8FTU之间变化,冬季浊度在1.5~100.1FTU之间变化,均表现为底高表低、东高西低的特征。夏季水温分层明显,表现为表层高、底层低的特征,盐度整体无明显变化;冬季温盐垂向上混合均匀,平面上表现为近岸低温低盐水体向远岸高温高盐水体的过渡。悬浮体浓度分布受潮流、波浪、温跃层和温盐锋面等因素影响。夏季,悬浮体垂向上受到温跃层影响,底层悬浮体难以向表层输运;平面上潮混合和波浪差异性作用阻碍了悬浮体的水平输运。冬季,强风浪促使悬浮体垂向混合剧烈,表层悬浮体浓度明显较夏季变高;平面上沿岸流和黄海暖流形成的温、盐锋面阻碍了水团间悬浮体的输运。 相似文献
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This paper presents a wave-resolving sediment transport model, which is capable of simulating sediment suspension in the field-scale surf zone. The surf zone hydrodynamics is modeled by the non-hydrostatic model NHWAVE (Ma et al., 2012). The turbulent flow and suspended sediment are simulated in a coupled manner. Three effects of suspended sediment on turbulent flow field are considered: (1) baroclinic forcing effect; (2) turbulence damping effect and (3) bottom boundary layer effect. Through the validation with the laboratory measurements of suspended sediment under nonbreaking skewed waves and surfzone breaking waves, we demonstrate that the model can reasonably predict wave-averaged sediment profiles. The model is then utilized to simulate a rip current field experiment (RCEX) and nearshore suspended sediment transport. The offshore sediment transport by rip currents is captured by the model. The effects of suspended sediment on self-suspension are also investigated. The turbulence damping and bottom boundary layer effects are significant on sediment suspension. The suspended sediment creates a stably stratified water column, damping fluid turbulence and reducing turbulent diffusivity. The suspension of sediment also produces a stably stratified bottom boundary layer. Thus, the drag coefficient and bottom shear stress are reduced, causing less sediment pickup from the bottom. The cross-shore suspended sediment flux is analyzed as well. The mean Eulerian suspended sediment flux is shoreward outside the surf zone, while it is seaward in the surf zone. 相似文献
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Large Eddy Simulation for Plunge Breaker and Sediment Suspension 总被引：1，自引：1，他引：1
Breaking waves are a powerful agent for generating turbulence that plays an important role in many fluid dynamical processes, particularly in the mixing of materials. Breaking waves can dislodge sediment and throw it into suspension, which will then be carried by wave-induced steady current and tidal flow. In order to investigate sediment suspension by breaking waves, a numerical model based on large-eddy-simulation (LES) is developed. This numerical model can be used to simulate wave breaking and sediment suspension. The model consists of a free-surface model using the surface marker method combined with a two-dimensional model that solves the flow equations. The turbulence and the turbulent diffusion are described by a large-eddy-simulation (LES) method where the large turbulence features are simulated by solving the flow equations, and a subgrid model represents the small-scale turbulence that is not resolved by the flow model. A dynamic eddy viscosity subgrid scale stress model has been used for the 相似文献
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为了寻求一种简单、快速、连续测定悬浮泥沙含量的方法,以高含沙量海区黄河口泥沙为研究对象,利用电导率仪测定了不同悬浮泥沙含量水体的电导率。前期实验结果已经证明悬浮泥沙含量与电导率之间有很好的线性关系。在此基础上扩大研究范围,并对影响悬浮泥沙含量与电导率关系的因素进行定量分析,结果表明,盐度、温度、颗粒粒径对电导率具有一定的影响,其中盐度的影响最大,颗粒粒径的影响最小,几乎可以忽略。在此基础上通过大量的实验数据初步建立起在盐度、温度较大变化范围内电导率与泥沙含量的一般函数关系,为实现海水悬浮泥沙含量的现场电导率原位监测系统提供可靠的数据支持。 相似文献
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在大洋环流模型中对应于惯性内波破碎的垂直混合的一个参数化方案 总被引：1，自引：0，他引：1
Based on the theoretical spectral model of inertial internal wave breaking(fine structure) proposed previously, in which the effects of the horizontal Coriolis frequency component f-tilde on a potential isopycnal are taken into account, a parameterization scheme of vertical mixing in the stably stratified interior below the surface mixed layer in the ocean general circulation model(OGCM) is put forward preliminarily in this paper. Besides turbulence, the impact of sub-mesoscale oceanic processes(including inertial internal wave breaking product) on oceanic interior mixing is emphasized. We suggest that adding the inertial internal wave breaking mixing scheme(F-scheme for short) put forward in this paper to the turbulence mixing scheme of Canuto et al.( T-scheme for short) in the OGCM, except the region from 15°S to 15°N. The numerical results of F-scheme by using WOA09 data and an OGCM(LICOM, LASG/IAP climate system ocean model) over the global ocean are given. A notable improvement in the simulation of salinity and temperature over the global ocean is attained by using T-scheme adding F-scheme, especially in the mid- and high-latitude regions in the simulation of the intermediate water and deep water. We conjecture that the inertial internal wave breaking mixing and inertial forcing of wind might be one of important mechanisms maintaining the ventilation process. The modeling strength of the Atlantic meridional overturning circulation(AMOC) by using T-scheme adding F-scheme may be more reasonable than that by using T-scheme alone, though the physical processes need to be further studied, and the overflow parameterization needs to be incorporated. A shortcoming in F-scheme is that in this paper the error of simulated salinity and temperature by using T-scheme adding F-scheme is larger than that by using T-scheme alone in the subsurface layer. 相似文献
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Numerical study of three-dimensional wave-induced longshore current''s effects on sediment spreading of the Huanghe River mouth 总被引：1，自引：0，他引：1
A three-dimensional wave radiation stress is introduced into the hydrodynamic sediment coupled model COHERENS-SED,which has been developed through introducing wave-enhanced bottom shear stress,wave dependent surface drag coefficient,wave-induced surface mixing,SWAN,damping function of sediment on turbulence,sediment model and depth-dependent wave radiation stress to COHERENS.The COHERENS-SED is adopted to study the effects induced by wave-induced three-dimensional longshore current on suspended sediment spreading of the Huanghe River (Yellow River) mouth.Several different cases divided by setting different wave parameters of inputting boundary waves are carried out.The modeling results agree with measurement data.In terms of simulation results,it is easy to know that three-dimensional wave radiation stress plays an obvious role when inputting boundary wave height is stronger than 3 m.Moreover,wave direction also affects the sediment spreading rules of the mouth strongly too. 相似文献