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《海洋地质与第四纪地质》2016,(5)
波浪是导致沉积物再悬浮发生的主要动力条件之一,通过室内水槽试验利用浊度剖面仪(Argus Surface Meter IV,简称ASM-IV)研究15cm恒定波高的波浪持续作用下沉积物再悬浮的发生过程,试验过程中确立了黄河三角洲地区水体悬沙浓度与ASM-IV所测浊度之间的相关关系,研究了波致海床沉积物再悬浮的发生发展过程,分析计算波致沉积物再悬浮泥沙总量及其通量随时间和空间的变化规律,定量地计算出本次试验中波致悬浮泥沙总量以及液化所导致沉积物再悬浮量及其所占比例。研究发现,波致液化作用是沉积物再悬浮的主要动因,液化悬沙量占总悬沙量的76.4%,本试验对进一步探讨波浪作用下海床沉积物再悬浮过程具有一定的参考意义。 相似文献
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《海洋地质与第四纪地质》2016,(6)
黄河入海沉积物自河口进入海洋后,在重力、水动力、生物改造等一系列外部作用下,经历着堆积、固结、液化、侵蚀再悬浮、海床变形滑动以及后期改造等一系列动态变化过程。研究团队近十几年来针对现代黄河三角洲沉积物的动态变化过程,开展了一系列的室内外物理模拟试验与水下三角洲现场原位长期观测等研究工作。在各动态变化过程的特征与机理方面,主要得到了以下认识:快速堆积后沉积物的固结速度很快,1—2天便可达到甚至超过原始海床强度,海床发育有显著的各项非均匀性,并发育有"硬壳层"。粉质土海床易于累积孔隙水压力,发生沉积物"液化"现象,一方面会改变海床表层沉积物的抗侵蚀性;另一方面,在海床内部垂向渗流的驱动下,海床内部部分细粒沉积物会被"泵送"输运到海床表面,进而进入上覆水体成为再悬浮沉积物,即部分再悬浮沉积物来源于海床内部。黄河三角洲坡度极缓,海底滑坡可以在近于水平的坡度条件下发生。波致海床液化引起的地层重构或海床渗流导致的内部土颗粒运移,可能会将相对均匀的海床改造为层化结构,这对河口地区沉积层理的解读具有新的启示。 相似文献
3.
海洋动力作用下,河口海岸地区海床通常处于动态变化之中。作为地质环境的控制因素,海床沉积物侵蚀再悬浮过程的研究具有重要意义。为阐明胶州湾海域水动力条件对海床侵蚀再悬浮的作用,本文利用海底原位观测三脚架进行了现场观测。观测结果显示：通常条件下,潮流导致的最大海床剪应力可达0.35 N/m2,高于波浪引起的剪应力。涨潮期间,海床发生侵蚀;退潮期间,海床发生淤积。风速达到5 m/s时,波浪引起的剪应力近似等于流致剪应力。风速达到7 m/s时,有效波高为26 cm,波浪对海床侵蚀再悬浮过程起主要作用;此时也会导致海水浊度显著上升,高于通常条件下的2-8倍。分析表明：通常条件下,周期性海流影响海床侵蚀再悬浮过程;而大幅度沉积物再悬浮过程由偶发的波浪事件控制。针对胶州湾沉积物动力学机制的深入研究仍待进一步开展。 相似文献
4.
海床沉积物受海洋水体的影响形成海底边界层(Bottom Boundary Layers,BBLs)。上部海水与下部沉积物在BBLs发生着复杂的相互作用,直接影响海底沉积物侵蚀、再悬浮与堆积过程。与此同时,沉积物颗粒可能携带的污染物解析释放,BBLs研究的科学意义与工程应用价值日益突显。海底边界层的范围已经远远超出了传统的流体力学中边界层的范围,而是海床界面上下一定范围内,水流与海床相互作用的区域。在波浪作用下BBLs沉积物以海床剪切破坏、海床液化破坏及震荡体破坏三种破坏模式发生侵蚀再悬浮。此外,海流、风暴潮、人类活动以及海底生物的扰动作用等对沉积物再悬浮起着不可忽视的作用。BBLs沉积物再悬浮原位观测是研究BBLs沉积物再悬浮最基础也是最重要的手段之一,常用的原位测试手段有水体采样、OBS、激光粒度仪、ADCP/ADV以及电法测量。海底悬沙和底沙的交换程度直接影响底层悬沙浓度的变化,沉积物再悬浮的定量分析成为海洋沉积过程研究的主要内容之一。系统地总结前人的研究成果,重点围绕海底边界层理论、海底沉积物再悬浮的影响因素、沉积物再悬浮的原位观测以及海底沉积物再悬浮的定量分析等几个问题进行综合评述。 相似文献
5.
《海洋地质与第四纪地质》2016,(1)
海床沉积物受海洋水体的影响形成海底边界层(Bottom Boundary Layers,BBLs)。上部海水与下部沉积物在BBLs发生着复杂的相互作用,直接影响海底沉积物侵蚀、再悬浮与堆积过程。与此同时,沉积物颗粒可能携带的污染物解析释放,BBLs研究的科学意义与工程应用价值日益突显。海底边界层的范围已经远远超出了传统的流体力学中边界层的范围,而是海床界面上下一定范围内,水流与海床相互作用的区域。在波浪作用下BBLs沉积物以海床剪切破坏、海床液化破坏及震荡体破坏三种破坏模式发生侵蚀再悬浮。此外,海流、风暴潮、人类活动以及海底生物的扰动作用等对沉积物再悬浮起着不可忽视的作用。BBLs沉积物再悬浮原位观测是研究BBLs沉积物再悬浮最基础也是最重要的手段之一,常用的原位测试手段有水体采样、OBS、激光粒度仪、ADCP/ADV以及电法测量。海底悬沙和底沙的交换程度直接影响底层悬沙浓度的变化,沉积物再悬浮的定量分析成为海洋沉积过程研究的主要内容之一。系统地总结前人的研究成果,重点围绕海底边界层理论、海底沉积物再悬浮的影响因素、沉积物再悬浮的原位观测以及海底沉积物再悬浮的定量分析等几个问题进行综合评述。 相似文献
6.
黄河口潮滩以其悬浮沉积物浓度高而闻名。但是，目前对其高浓度悬浮沉积物的控制因素和来源的了解尚不清晰。因此，本文基于黄河口潮滩上为期7天的水动力(水深，波高和水流速度)和悬浮沉积物浓度观测，对黄河口潮滩不同海况下悬浮沉积物的控制因素和来源进行分析。数据显示，在大部分时间里，黄河口潮滩处于1级海况下(波高小于0.1m)，SSC的变化范围为0.1-3.5 g/L，潮流的沉积物输运为悬浮沉积物的主要来源。但是，当水动力作用增强并且导致海底发生大规模侵蚀时，再悬浮沉积物成为了悬浮沉积物的主要来源，水体中的悬浮沉积物浓度可达到17.3 g/L。我们发现悬浮泥沙通量主要受平流输运的控制，而波浪引起的切应力也可通过影响悬浮泥沙浓度影响悬浮泥沙通量的变化。在观测期间， 1级海况下，流致再悬浮沉积物浓度(RSC)大于波致RSC。与此相反，在2级海况下，波致RSC大于流致RSC，例如，在观测期间出现的单个波浪事件导致6小时内海床被侵蚀了11.8 cm。该研究揭示了河控河流三角洲潮滩附近高悬浮沉积物浓度的不同控制因素，并有助于我们更好地了解三角洲的沉积和侵蚀机制。 相似文献
7.
运用时间序列沉积物捕获器,原位捕获了黄河口埕岛海域某观测点的沉降沉积物,并结合同步的波浪、海流、水深等水动力参数观测以及后续土样粒径分析等研究手段,计算了沉降通量,推断了沉降沉积物的来源,并结合理论计算探讨了悬浮沉积物沉降过程的影响因素以及沉降量在再悬浮量中所占的比例。研究结果表明:黄河口埕岛海域的悬浮沉积物沉降通量约为120~280g·m^(-2)·d^(-1),与该海域的再悬浮通量有着很好的正相关关系,推测很可能主要来源于海底沉积物的再悬浮;在该海域,即使过剩剪切力持续大于0,悬浮沉积物仍然会发生沉降,并且可以大于过剩剪切力小于0时的沉降量,推测与该地区粉质土海床的液化特性有关;再悬浮沉积物大约有5%发生原位沉降,绝大部分沉积物保持悬浮或者被输运至异地,这与该地区海底遭受强烈侵蚀的现象相一致。 相似文献
8.
《海洋地质与第四纪地质》2016,(3)
运用时间序列沉积物捕获器,原位捕获了黄河口埕岛海域某观测点的沉降沉积物,并结合同步的波浪、海流、水深等水动力参数观测以及后续土样粒径分析等研究手段,计算了沉降通量,推断了沉降沉积物的来源,并结合理论计算探讨了悬浮沉积物沉降过程的影响因素以及沉降量在再悬浮量中所占的比例。研究结果表明:黄河口埕岛海域的悬浮沉积物沉降通量约为120~280g·m~(-2)·d~(-1),与该海域的再悬浮通量有着很好的正相关关系,推测很可能主要来源于海底沉积物的再悬浮;在该海域,即使过剩剪切力持续大于0,悬浮沉积物仍然会发生沉降,并且可以大于过剩剪切力小于0时的沉降量,推测与该地区粉质土海床的液化特性有关;再悬浮沉积物大约有5%发生原位沉降,绝大部分沉积物保持悬浮或者被输运至异地,这与该地区海底遭受强烈侵蚀的现象相一致。 相似文献
9.
《中国海洋大学学报(自然科学版)》2021,(Z1)
基于海床土体变形、渗流和溶质运移的耦合数值计算模型,考虑波浪沿沙丘状海底地形传播的浅水效应,本文分析了沙丘状海床内部孔隙水渗流特征和海水中溶质进入沉积物的运移特征,并通过与平底海床计算结果的对比,分析了沙丘状海底地形对溶质迁移的影响特征。结果分析表明,相对于平底海床,沙丘状海床一定深度内孔隙水渗流呈现明显的二维特征,进一步加速了溶质在沉积物中的迁移速率;对于沙丘状海底,对流和水动力弥散均有效促进了溶质向沉积物中的迁移,其中,对流作用相对稳定,而水动力弥散作用随着波浪作用时间的增加而不断减弱。参数分析表明,沙丘地形对溶质运移过程的影响程度基本不受波高的影响,但其随着波浪周期、水深和坡角的增大而增大,随着剪切模量和渗透系数的增大而减小,其中坡角的影响最为显著。 相似文献
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Shaotong Zhang Yonggang Jia Yaqi Zhang Xiaolei Liu Hongxian Shan 《Marine Geophysical Researches》2018,39(4):463-474
A specially designed benthic chamber for the field observation of sediment resuspension that is caused by the wave-induced oscillatory seepage effect (i.e., the wave pumping of sediments) is newly developed. Observational results from the first sea trial prove that the geometry design and skillful instrumentation of the chamber well realize the goal of monitoring the wave pumping of sediments (WPS) continuously. Based on this field dataset, the quantitative contribution of the WPS to the total sediment resuspension is estimated to be 20–60% merely under the continuous action of normal waves (Hs ≤ 1.5 m) in the subaqueous Yellow River Delta (YRD). Such a large contribution invalidates a commonly held opinion that sediments are purely eroded from the seabed surface by the horizontal “shearing effect” from the wave orbital or current velocities. In fact, a considerable amount of sediments could originate from the shallow subsurface of seabed driven by the vertical “pumping effect” of the wave-generated seepage flows during wavy periods. According to the new findings, an improved conceptual model for the resuspension mechanisms of silty sediments under various hydrodynamics is proposed for the first time. 相似文献
12.
《Coastal Engineering》2006,53(11):965-982
Tests on two fine sandy soils (d50 = 0.134 mm and 0.092 mm) under monochromatic wave actions were conducted in a wave flume of 37 m (L) by 1.2 m (H) by 1 m (W) to investigate characteristics of fluidized responses. The pore pressure measurements demonstrate only an unfluidized response in the coarser sandy bed, while in the finer one, two more feature fluidized responses. Fluidized responses are similarly classified into resonantly and non-resonantly fluidized according to Foda and Tzang [Foda, M.A., Tzang, S.-Y., 1994. Resonant fluidization of silty soil by water waves. J. Geophys. Res., 99-C10: 20463–20475.]. At a given depth, they are in principle defined by magnitude of fluidization ratio between excess pore pressure and static soil stresses and by the occurrence of a resonance event in the same test series. Inside the sandy bed, the excess pore pressures of a fluidized response are almost initiated simultaneously. Their magnitudes are essentially in static balance to the integrated weight of overlaying fluidized soil layers. Comparisons with previously reported data from a silty bed (d50 = 0.05 mm) by Foda and Tzang have immediately indicated the importance of grain fraction. With less fine constituents, surface layers of the two sandy soils are less susceptible to fluidization. Resonance mechanism is evidently diminishing in a resonantly fluidized response, and re-fluidization becomes less potential in the subsequent tests. In a resonantly fluidized response, pore pressures at a given depth would start to resonantly grow from a fluidization ratio of 7–14%. In a few wave cycles, resonant growth subsides at a fluidization ratio of greater than 50%, which value increases with depth. The analyses clearly illustrate that fluidization tends to be initiated in surface layers and fast spreads into lower layers. Fluidization is dependent on finer constituting grains, smaller shear modulus G and permeability k and thinner boundary layers in bed soils. Measurements of previous silt tests are analyzed to show that lower limits of wave steepness on resonantly fluidizing a soil bed increase linearly with relative water depth ranging from 0.13 to 0.23. Data of present fine sand tests have preliminarily confirmed the linear trend. Over a fluidized sandy bed, similar vivid sediment suspensions were observed during wave generations as had been reported in silt tests. 相似文献
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Mingzheng Wen Hongxian Shan Shaotong Zhang Xiaolei Liu 《Marine Georesources & Geotechnology》2019,37(1):96-102
The objective of this study was to investigate that the effects of different hydrodynamic conditions on sediment resuspension on a tidal mudflat in the Yellow River Estuary. A field experiment was conducted on an intertidal flat of the Yellow River Delta, China. The sediment resuspension concentrations and hydrodynamic conditions were obtained in the field from September 2–7, 2013. The resuspended sediment concentrations induced by wave loading were compared with those induced by coupled wave–current actions in Yellow River Delta. The results were as follows: (1) when the wave height was higher than 10?cm and the shear stress induced by the waves was greater than the critical stress of the seabed sediments, the surface seabed was eroded and sediment was resuspended. In addition, 60% of the significant wave heights were larger than 10?cm on the intertidal flat of the Yellow River Delta. (2) The contribution of waves to sediment resuspension was greater than 30% when the significant wave height is higher than 10?cm, and the average contribution of waves to sediment resuspension was 51%. The mechanism of wave-induced sediment resuspension and processes of sediment resuspension were described in this paper. 相似文献
14.
海床在波浪作用下是否稳定对海底工程的安全至关重要,海床的稳定性与土体中的孔压响应密切相关。水槽模拟试验表明:在波浪的作用下,黄河三角洲粉土海床中将产生振荡孔隙水压力和累积孔隙水压力。振荡孔隙水压力大小与土层深度、波高和粘粒含量有关,其振幅(能量)在土层中随深度的增加呈指数衰减,且粘粒含量越高衰减越快;加载波高越大,能量衰减越快。而累积孔压响应模式表现为在波浪作用最初的一段时间内,孔隙水压力快速上升,然后逐渐减小而趋于稳定,其大小和速率也与波高、粘粒含量、土层埋深有关,粘粒含量越高,孔压累积速度越低。 相似文献
15.
We use flume experiments and numerical modeling to examine the penetration depth of internal solitary waves (ISWs) on partially saturated porous sandy silt and clayey silt seabed. The results of the experiment and model showed that the instantaneous excess pore water pressure in both the sandy silt and clayey silt seabed followed the same trend of decreasing with the seabed depth. In general, the excess pore water pressure generated by the sandy silt was bigger than that by clayey silt at the same depth. The ISW-induced excess pore water pressure greatly influenced the surface seabed and showed a linear relationship. The penetration depth was approximately one order of magnitude smaller than the half-wavelength of the ISWs, which might be larger than the penetration depth induced by surface waves. Our study results are helpful for understanding the damage that ISWs inflict upon the seabed and for informing future field experiments designed to directly measure the interaction between ISWs and seabed sediments. 相似文献
16.
黄河三角洲海底土波致再悬浮研究 总被引：1，自引：1，他引：0
在现代黄河三角洲采集土样,制备室内水槽试验的底床,施加波浪作用,观测波致悬沙含量的变化规律,分析不同波高、作用时间对单位面积底床再悬浮量的影响,及波浪停止作用后悬浮泥沙的静水沉降规律。研究发现,在水深一定条件下底床再悬浮量呈现随波高增大而增大的特性,两者线性拟合的相关性很好;在一定波高的波浪连续作用下,约5 000~6 000个波周期底床再悬浮过程完成;在波浪作用初始阶段底层悬沙含量与中上层的相差很大,悬沙含量垂线结构呈斜线型,稳定阶段的悬沙浓度垂向结构呈准直线型,底层与表层含沙量比值为0.98~1.25,整个水层含量分布均匀;静水沉降过程中当悬沙含量大于1 g/dm3,悬沙含量(SSC)呈现出随时间指数衰减的规律,悬沙浓度与沉降通量呈线性关系。研究结果对认识黄河水下三角洲泥沙运移规律具有一定的科学意义。 相似文献
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根据2006年10月在崇明东滩潮间带和潮下带两个站位的大小潮水文泥沙观测资料和悬沙水样的室内粒度分析资料,对悬沙粒径的时空分布特征及其与流速等的关系进行了分析,并对再悬浮特点进行了探讨,结果表明,大小潮期间的悬沙颗粒组成较细,平均粒径的均值仅为6μm;大潮时的悬沙粒径略粗于小潮的,潮间带的略粗于潮下带的;由底床向上悬沙粒径趋于减小。悬沙粒径与流速、悬沙含量无明显的统计学关系,底质粒径、再悬浮强度和再悬浮泥沙粒径的空间变化以及浮泥的悬浮作用等是主要的影响因素。由于底质粒径的空间分布复杂,在东滩水域再悬浮具有明显的空间变化。在底质平均粒径大于60μm的粗颗粒沉积区,大小潮的再悬浮作用微小,底质以推移质运动为主。在底质平均粒径介于5~11μm的细颗粒沉积区上,悬沙级配与底质级配基本相同,该区域是再悬浮的主要发生源地;悬沙级配的变化过程揭示,再悬浮对底层悬沙的贡献率平均为8%~20%,大潮时的再悬浮强度是小潮的5~10倍,由底质再悬浮产生的悬沙在底部水层中的平均含量约为0.03~0.47 kg/m3。 相似文献
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为研究不同波浪环境下,水底浮泥层产生泥沙悬扬后其浓度的分布特性,使用浊度计测定浊度的方法确定水体中泥沙的浓度,并在水槽实验中改变水深、浮泥厚度及造波机的频率和振幅,观察水槽中悬浮泥沙浓度的变化情况,获得水深、波浪频率、波幅以及浮泥厚度对底床泥沙悬扬的影响,分析泥沙浓度的垂向分布特征等。实验结果显示,水深对底床泥沙悬扬的影响最为显著,其他实验参数的影响均不十分显著。同时,通过垂向输沙平衡的分析,得到一个可描述泥沙垂向浓度分布的理论公式,并利用水槽实验结果进行验证。对比结果显示,理论公式所得曲线与实验结果曲线变化趋势一致,部分工况下,理论值稍稍偏大。 相似文献
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波浪加载下海底土质特性变化的研究 总被引：3，自引：0，他引：3
通过不同的制样方法 ,在水槽中模拟了多种海底在波浪作用下的变化行为。试验发现 ,加压排水固结的砂质粉土海底在波浪作用下较稳定 ;加压不产生排水而固结的砂质粉土海底易受波浪的冲刷 ;自然条件和轻微振动的砂质粉土海底最易受到波浪的扰动破坏 ,形成塌陷凹坑。粘粒含量较高的粉质粘土对波浪的反映不敏感 ;下卧软土层土体在上覆压力下的变形量与含水量关系密切 ,含水量越高 ,变形越大。试验结果证明 ,波浪会引起沉积物性质发生改变 ,也是引起海底形态变化的主要原因。 相似文献