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1.
河口物质输运、能量交换与底边界层内的水动力过程密切相关,底边界层参数(如切应力、拖曳系数)的确定至关重要。挪威Nortek公司生产的新型声学多普勒流速剖面仪AD2CP相比传统ADCP具有高频、低噪的优点,可用于高频(16Hz)流速剖面观测,而被广泛应用于底边界层观测的ADV只能测量单点高频流速。本文采用AD2CP在长江口南槽最大浑浊带区域进行座底式观测,并与同步近底部三脚架上ADV的观测结果进行对比。结果表明,使用AD2CP测得的近底部平均流速与ADV的测量结果吻合良好;使用惯性耗散法计算了底切应力,基于ADV的单点高频流速数据计算结果为2.16×10~(-2)～5.69×10~(-1)N/m~2,基于AD2CP的结果为2.09×10~(-2)～4.26×10~(-1)N/m~2,二者范围大致相当。在此基础上,基于AD2CP数据计算出摩阻流速为4.55×10~(-3)～2.06×10~(-2)m/s、底拖曳系数范围为1.84×10~(-4)～2.49×10~(-3),与ADV的计算结果基本一致。此外,由于AD2CP可以获得高频的流速剖面数据,优于单点ADV,具备观测近底部边界层参数和边界层内湍流剖面的潜力。 相似文献
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河口海岸地区底床的冲淤变化是沉积动力学研究主要内容之一,而野外观测是准确获得现场底床冲淤变化信息的关键。本文利用观测近底边界层三维水动力信息的声学三维多普勒流速仪（Acoustic Doppler Velocimetry,ADV）对长江口南槽底床高度变化进行了野外测量,为验证野外现场实测数据的可靠性,设计了2个室内试验,并对ADV测量底床高度的可行性进行了验证：试验一对比了人工测量的ADV换能器实际距离底床高度H与ADV自身记录的其换能器距离底床高度h,确定了ADV测量底床高度的范围;试验二利用ADV测量静置的高浊度水体,确定了含沙量对ADV测量造成影响。试验结果表明：①由ADV内部存储的vhd数据文件可以直接获取换能器距离底床的高度,但是这一测量结果存在适用范围,换能器实际距离底床高度H需要满足150 mm≤H≤370 mm;②当换能器实际距离底床高度H <150 mm时,可通过提取pck数据文件获取换能器距离底床的高度;③当换能器实际距离底床高度H>370 mm时,仪器无法获取该数值;④当水体含沙量超过14.36 kg/m3时,ADV测量同样无法获取到换能器距离底床高度信息。 相似文献
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河口湍流数据现场采集和后处理 总被引：1，自引：0，他引：1
利用声学多普勒流速仪ADV,在珠江河口崖门底边界进行了一个潮周期的湍流观测,并选取了急流和憩流两个典型时刻对数据进行后处理分析.后处理方法包括信号检查、过滤和去噪,每个步骤都包含无效数据的剔除和替换.结果表明,后处理对平均流速影响不大,但会显著改变脉动流速统计分布特性.对于河口非定常流动,未经处理的原始数据不适宜用于分析湍流特征量. 相似文献
4.
底边界层中沉积物的再悬浮和沉降是控制陆架海悬浮沉积物的输运的关键过程。沉积物输运过程的数值*模拟也依赖于沉积物侵蚀和沉降的关键参数的研究。本文根据济州岛西南泥质区的坐底观测估算了此处临界应力。通过底边界层声学仪器ADV和PC-ADP的流速和悬浮物浓度同步观测,基于湍生成与耗散平衡假设,使用惯性耗散法计算沉降速度。这种方法得到的沉降速度ws平均值为0.91 mm s-1,标准差为0.20 mm s-1,此结果远大于Soulbsy（1997）和LISST-ST现场观测粒径分析仪等经验方法的结果。这主要是由于两种方法的本质不同,惯性耗散法形象的刻画了底边界层的水动力,并且更加合理的现场估计沉降速度ws,然而Soulsby的方法通常适用于静水环境。我们提出了一种估计临界应力的新方法,根据悬浮颗粒物浓度时空变化的统计分析（深度平均的悬浮颗粒物浓度对时间求导数）和对应的底应力估算侵蚀临界应力τce和沉降临界应力τcd。侵蚀临界应力τce和沉降临界应力τce的变化范围为0.11-0.25 Pa,对应的中值分别为0.20 Pa和0.16 Pa,这也证实了侵蚀临界应力略大于沉降临界应力。除此之外,我们还使用了另一种方法估算临界应力,通过沉降速度间接估算的临界应力范围为0.06-0.17 Pa。 相似文献
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郑华 朱小华 Nakamura Hirohiko Park Jae-Hun Jeon Chanhyung 赵瑞祥 Nishina Ayako 张传正 Na Hann 朱泽南 Min Hong-Sik 《海洋学报(英文版)》2020,39(7):91-106
在2015年6月至2017年6月期间，跨越庆良间水道的由2台加载压力传感器的倒置式回声仪（PIES）和5台加载压力传感器和海流计的倒置式回声仪（CPIES）组成的观测断面获得了近2年的海底压力时间序列。该时间序列中存在着显著的21天周期的振荡（Pbot21），该信号在2016年7月至10月期间尤为强烈。Pbot21与东海陆架上的风应力旋度存在较显著的3天延迟相关，其相关系数达到0.65。本文采用正压海洋模式解释了这一信号的产生、传播以及耗散过程，模式结果显示东海陆架上的风应力旋度驱动产生Pbot21并向琉球岛链传播，而深海上的风应力旋度不能驱动产生这一信号。在陆架上，Pbot21伴随21天周期的风应力旋度由海岸向东南方向传播，但由于摩擦作用，信号在离开风场后几天内即耗散。断面能否观测到Pbot21与陆架上21天周期风应力旋度场的分布相关，长江口东南方向风应力旋度驱动的Pbot21能被观测到，而长江口东北方向产生的Pbot21不能被观测到。 相似文献
6.
为研究感潮河口的水力特征及溶质扩散规律，通过布放仪器监测水文参数，分析研究区的水力特征；采用荧光染色剂罗丹明B作为示踪剂开展现场示踪实验，研究示踪剂的扩散规律；基于Delft 3D模型的水动力模块与示踪模块相耦合，对研究区的动力场和示踪结果进行模拟，获取了小清河口的水平湍流扩散系数。结果表明：调查期间（非汛期）小清河口的水力条件主要受潮汐控制，潮汐对河口下游的作用更明显。由于河流径流量较小，在潮汐作用下，示踪剂从小清河口向海传输的速度较慢，导致示踪剂在河口长时间滞留。相关性分析（R2）和均方根误差（RMSE）结果表明示踪剂迁移模拟结果的可靠性高。基于本研究得到小清河口的水平湍流扩散系数（Dξ，η）为6t0.12 m2/s。本研究可为小清河口以及同类河口中水平湍流扩散系数的估值提供参考，对于评价污染物在同类河口中的传输行为具有指导意义。 相似文献
7.
《中国海洋大学学报(自然科学版)》2021,(1)
海底浮泥层动态变化是研究海底沉积物输运及地形地貌演变的重要内容。针对浮泥层关键特征参数(悬浮泥沙浓度、上下界面),目前国际上主要采用声学和光学仪器进行观测,但不同仪器受限于观测原理,适用范围存在一定的局限性。通过潮滩试验,模拟浮泥层动态变化过程,对比不同仪器观测悬浮泥沙浓度和海床界面高程的效果。结果显示,在较低悬浮泥沙浓度(10 g/L)情况下,高密度悬沙浓度剖面仪ASM、声学多普勒流速仪ADV与声学多普勒流速剖面仪ADP均能完成悬浮泥沙浓度的观测要求,声学蚀积仪AA400与ASM均能得到准确的海床高程。在悬沙浓度较高的情况下(20 g/L),声波衰减显著,ADP相对于ASM的误差最高可达30.95%,难以准确测量水体悬沙浓度;随着悬沙浓度的升高(30 g/L),AA400无法得到连续有效的海床界面位置,ASM也超出测量量程,因此,30 g/L的悬沙浓度可作为风暴过程中高浓度浮泥层形成的标志。在现场复杂海况下开展海底浮泥层动态变化研究需要多种仪器相互配合。 相似文献
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河口底边界层湍流观测后处理技术方法分析 总被引：10，自引：5，他引：5
河口底边界层过程是河口海岸研究与工程应用中的重要内容。三维点式高频流速仪(ADV)已经成为湍流现场观测的最有效的工具之一,然而受测量状态、复杂的波流环境、底床几何结构等因素的影响,湍流观测的后处理目前还不成熟。在前人工作的基础上,提出了河口底边界层湍流观测后处理的综合技术方法,包括测量状态判断、数据质量检测、坐标系旋转、去除毛刺及滤波,探讨了这些处理方法中的某些步骤及处理顺序对湍流参数估算可能产生的影响,提出了综合后处理技术的准确性评估方法。该研究对于近岸海洋湍流混合、泥沙输运等重要问题的解决可以提供较为扎实的技术支持。 相似文献
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刚性植被对沿坡运动泥沙异重流动力及湍流特性的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
开展一系列开闸式斜坡泥沙异重流水槽实验,采用高速相机记录异重流发展过程,并利用声学多普勒流速仪(acoustic doppler velocimeter, ADV)获取泥沙异重流的速度、浓度及湍流结构,探究刚性植被对异重流运动特性的影响。实验结果表明:随着植被高度的增大,泥沙异重流的头部与尾部发生分离,且植被高度对异重流头部速度削减作用的重要性大于植被密度;受植被作用的影响,异重流速度剖面的峰值位置和峰值大小均发生改变;此外,由于植被与异重流相互作用产生的湍流,使异重流的泥沙浓度剖面发生改变,并使悬浮于流体中的泥沙颗粒向上输运。本研究的结论对自然环境保护、水下工程建设等生产实际问题提供重要的科学依据。 相似文献
10.
河口有色溶解有机物（colored dissolved organic matter,CDOM）的分布是各种物理-生物地球化学过程共同作用的结果。为实现河口高动态变化CDOM的监测，遥感是一种重要的手段。由珠江口四个不同季节的航次获得的实测数据，本文构建了一个遥感算法以反演CDOM在400 nm的吸收系数（aCDOM （400））。该算法使用以波段反射率比值Rrs （667）/Rrs （443）和Rrs （748）/Rrs （412）为自变量。将构建的算法应用于2002-2014年的MODIS/Aqua数据，本文计算了珠江口不同季节的aCDOM （400）气候态分布。CDOM的分布主要受珠江径流量和区域水下地形特征的影响。沿着垂直于水深梯度的断面，气候态aCDOM （400）呈指数减少（y=aebx,b<0），但不同季节差异很大。珠江口CDOM主要是河流淡水输运而来。其中，富里酸比例随盐度的增加而降低。基于构建的算法、CDOM保守混合方程和径流量，本文由MODIS/Aqua数据进一步估算了2002-2014年夏季和冬季珠江DOC的有效入海浓度和有效入海通量。珠江的有效入海浓度和有效入海通量都与流量存在正相关关系，且在夏季的相关性更明显，R2分别为0.698和0.9657。 相似文献
11.
本文基于2016年长江口海域(舟山绿华山)的连续观测数据,分析了该海域水文环境要素分布,并估算了溶解氧跨跃层垂向输运。本次观测发现,水体的温度、盐度和溶解氧剖面具有明显的分层结构,三者跃层具有相同的变化趋势且主要受潮流变化影响。通过计算,得到跃层浮性频率的平方(N2)在10–3—10–2/s2之间,剪切的平方(S2)介于10–5—10–2/s2。潮流活动会激发水体剪切不稳定促进水体中溶解氧的垂向交换。最后,采用简化的一维溶解氧垂向输运模型,得到观测周期内跨跃层输运的溶解氧的含量为4.75mmol/(m2·d),佐证层化是长江口海域出现氧亏损现象的主要原因之一。 相似文献
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长江口邻近海域海水pH的季节变化及其影响因素 总被引：1，自引：0，他引：1
基于对2015—2016年长江口邻近海域现场调查数据的分析,探讨了其海水pH的季节变化和影响因素。结果表明:长江口邻近海域四季pH在7.76—8.32之间,其中夏季最高,秋季最低;夏季具有明显的分层现象,冬季水体pH垂直分布相对均一。长江冲淡水对长江口邻近海域水体pH的影响是局域性的。浮游植物光合作用是影响春、夏、秋季海水pH区域分布的重要过程。春、冬季节表层海水pH分布受海-气界面CO2交换的影响较大。温度、生物作用及长江冲淡水扩展是导致长江口邻近海域表层海水pH季节变化的主要因素。 相似文献
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垂向二维潮流数值模型及其在长江口北槽的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
应用变网格有限元方法，采用任意四边形等参单元，离散横向积分的Navier—Stokes方程，建立河口潮流垂向二维数学模型。应用此模型，对长江口北槽水域两个观测站的潮流水位、流速垂线分布和整个北槽潮流流速纵向分布进行了模拟。潮流水位、流速垂线分布的模拟值分别与观测站的实测值可以较为吻合，证明了本文模型的实用有效。模拟得到的涨急、落急时刻整个北槽潮流流速纵向分布给出了定性的结果。 相似文献
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A study of estuarine flows during a neap tide was performed using 13-hour roving acoustic Doppler current profiles (ADCP)
and conductivity-temperature-depth (CTD) profiles in the Altamaha River estuary, Georgia, U.S.A. The least-squared harmonic
analysis method was used to fit the tidal (M2) component and separate the flow into two components: the tidal and residual (M2-removed) flows. We applied this method to depth-averaged data. Results show that the M2 component demonstrates over 95% of the variability of observation data. As the flow was dominated by the M2 tidal component in a narrow channel, the tidal ellipse distribution was essentially a back-and-forth motion. The amplitude
of M2 velocity component increased slightly from the river mouth (0.45 m/sec) to land (0.6 m/sec) and the phase showed fairly constant
values in the center of the channel and rapidly decreasing values near the northern and southern shoaling areas. The residual
flow and transport calculated from depth-averaged flow shows temporal variability over the tidal time scale. Strong landward
flows appeared during slack waters which may be attributed to increased baroclinic forcing when turbulent mixing decreases. 相似文献
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The partial pressure of carbon dioxide and air-sea fluxes in the Changjiang River Estuary and adjacent Hangzhou Bay 总被引：3，自引：0，他引：3
The distributions of partial pressure of carbon dioxide (p CO2 ) in the surface waters of the Changjiang River Estuary and adjacent Hangzhou Bay were examined in the summer of 2010. Surface water p CO2 ranged from 751-2 095 μatm (1 atm=101 325 Pa) in the inner estuary, 177-1 036 μatm in the outer estuary, and 498-1 166 μatm in Hangzhou Bay. Overall, surface p CO2 behaved conservatively during the estuary mixing. In the inner estuary, surface p CO2 was relatively high due to urbanized pollution and a high respiration rate. The lowest p CO2 was observed in the outer estuary, which was apparently induced by a phytoplankton bloom because the dissolved oxygen and chlorophyll a were very high. The Changjiang River Estuary was a significant source of atmospheric CO2 and the degassing fluxes were estimated as 0-230 mmol/(m2 d) [61 mmol/(m2 d) on average] in the inner estuary. In contrast, the outer estuary acted as a CO2 sink. 相似文献
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垂直分辨率对长江口海域M2分潮模拟的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
基于EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)模式建立了长江口及其邻近海域的三维水动力学模型, 研究模型的垂直分辨率对该海域M2分潮模拟的影响。结果表明:垂直分辨率的变化对M2分潮传播方向的模拟结果影响较小, 但其可通过底摩擦和湍流耗散两个计算过程来影响潮能通量的模拟结果, 最终对长江口和杭州湾内的M2分潮振幅产生显著的影响。最底层厚度较大时, 上层自由水体的高流速特征在最底层过于明显, 进而导致计算的底摩擦应力偏高, 此时提高底层的垂直分辨率会降低底摩擦对能量的耗散。另一方面, 垂直湍流混合作用会随垂直分辨率的增加而增强, 所以垂直分辨率增加到一定程度后, 上层自由水体的高流速会经由增强的湍流混合而更多的传入底层, 使计算的底摩擦应力随垂直分辨率的提高而有重新增加的趋势, 进而又增强底摩擦对潮能的耗散。 相似文献
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Direct measurements of eddy diffusivities for momentum K m and heat K h by Doppler radar and by a radio acoustic sounding system in the upper troposphere and lower stratosphere were used to examine the applicability of three Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) schemes of stratified turbulence in the environment: the E — ? turbulence scheme modified for stratified flows, the algebraic two-parameter E — ? Reynolds-stress scheme, and the three-parameter \(E - \varepsilon - \overline {\theta ^2 } \) turbulence scheme. All turbulence parameters-the turbulent kinetic energy (E), the dissipation rate (?), and vertical profiles of potential temperature (atmospheric stability) and mean wind velocity-were derived from direct measurements for all three turbulence schemes. It is shown that the profile of the vertical diffusivity of momentum (K m ) obtained from the three-parameter RANS turbulence scheme agrees well with its directly measured analog. The profile of K m calculated by the two-parameter turbulence schemes fits measurements rather qualitatively. 相似文献
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珠江河口底边界层湍流特征量研究 总被引：3，自引：0，他引：3
通过高频流速仪ADV和脉冲相干声学多普勒剖面仪PC-ADP对珠江河口崖门底边界层进行了三个测次潮内(25 h)顶点连续观测,利用观测数据计算分析了潮流底边界层内的湍流特征量及其时空变化.结果表明:1)对于半日潮流占优的河口,各湍流特征量均具有明显的四分之一周日的变化规律;2)湍流强度、床底应力和摩阻流速在潮内的平均值以位于河口湾的测点所测值最大,依次向上游递减,而湍动能耗散率则沿河口湾至上游逐渐增大;3)三个测次边界层内涡动粘滞系数的平均值分别为2.42×10 -3 m 2/s、2.20×10 -4m 2/s和6.16×10 -4 m 2/s,拖曳系数的均值为7.89×10 -3、1.63×10 -3和1.99×10 -2,两者潮内的变化均非常显著,相差可达一到两个数量级;4)在充分混合的潮流底边界层内,湍动能生成与耗散基本处于局部平衡状态,三个测次湍动能耗散率均值在8.89×10 -5 W/kg～7.43×10 -6 W/kg之间. 相似文献
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利用2019年7月在长江口科学考察实验研究夏季航段(NORC2019-03-02)中获得的MSS90L湍流剖面仪的直接观测数据,本文计算并分析了该断面的湍动能耗散率ε和垂向湍扩散系数KZ的分布情况。湍动能耗散率的大小为1.72×10?10～2.95×10?5 W/kg;垂向湍扩散系数的大小为3.24×10?7～4.55×10?2 m2/s。湍动能耗散率和垂向湍扩散系数的分布相似,均为上层最强,底层次之,中层最弱。上层由于风应力的作用,使得湍动能耗散率和垂向湍扩散系数较大;温跃层处层化较强,抑制了湍动能的耗散和垂向上的湍混合。盐度锋面的次级环流会促使低盐水团脱离,锋面引起的垂向环流会加强海洋的湍混合。低盐水团与外界的能量交换较少,湍动能耗散率较弱。长江口海区存在明显的上升流和下降流,它们是由锋面的次级环流产生的;上升流和下降流的存在促进湍动能的耗散与湍混合。 相似文献