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泥沙沉降速度是一个重要的沉积学参数，对于评估沉积物分布、扩散与物质输运等至关重要。对于细颗粒沉积物，悬沙浓度是影响沉降速度的一个关键因素，影响机制主要是絮凝作用和阻碍沉降效应，这个过程十分复杂，还无法使用通用的数学解析公式进行计算。本文介绍了一种简捷有效的室内评估细颗粒泥沙沉降速度的实验方法，并给出了沉降速度与悬沙浓度之间的关系。实验中研究的泥沙样品采集于废黄河口外，实验结果显示：当悬沙浓度小于1.5 g/L时，泥沙沉降速度随着悬沙浓度的增加而增加，当悬沙浓度大于2.5 g/L时，泥沙沉降速度随着悬沙浓度的增加而减小，当悬沙浓度达到14 g/L时，沉降速度降至约0.16 mm/s。整个实验过程中，当悬沙浓度达到1.5～2.5 g/L时，泥沙沉降速度最大，约为2 mm/s。本文介绍的实验，所需设备简单，实验过程简洁易行，实验结果稳定可靠，可以有效地用于不同研究区域泥沙沉降速度评估。 相似文献
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《应用海洋学学报》2014,(2)
罗源湾及周边海域港口、航道开发利用工程产生大量的疏浚物,为准确掌握罗源湾临时性海洋倾倒区抛泥过程中泥沙运动规律和含沙量增量分布,预测并有效控制倾倒泥沙对倾倒区周边海域环境影响,基于FVCOM数值模式和有限差分理论,建立倾倒区二维潮流动力和悬浮泥沙输移扩散数学模型,分析计算海域潮流动力特征和悬浮泥沙输移扩散情况.经过监测数据率定验证,模型计算结果与实测潮位、潮流过程曲线吻合较好,含沙量曲线与实测值比较接近.利用建立的模型预测倾倒区疏浚泥倾倒过程中含沙量增量及影响范围,倾倒区含沙量本底值为22~58 mg/dm3,单次抛泥7 300 m3时,含沙量增量10 mg/dm3(超一、二类水质标准),扩散距离小于3.5 km,抛泥1 h后含沙量增量基本降至10 mg/dm3以下,6 h后含沙量增量降至1 mg/dm3以下;连续120 d随机点抛放时,含沙量增量100 mg/dm3(超三类水质标准)的包络面积为1.40 km2,主要分布在倾倒区附近0.74 km范围内,含沙量增量10 mg/dm3的包络面积为9.27 km2,最大扩散距离为3.25 km.最后,结合模型预测结果和海域功能区划要求,建议倾倒施工单位选择落潮时段进行倾倒作业,保证在空间和时间方面均匀倾倒,尽量避免或减少对附近的三都澳大黄鱼繁育保护区产生影响. 相似文献
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倾倒区容量主要受海水动力过程(潮流输沙、风暴潮和风浪掀沙等)、倾倒区面积和水深地形等因素影响。本文基于FVCOM(Finite Volume Coast and Ocean Model)三维数值模型和随机动态统计分析模型, 利用倾倒区地形演变和倾倒量资料, 探讨海水动力过程(潮流输沙、风暴潮和风浪掀沙等)和倾废活动对海底地形变化的影响, 构建海洋倾倒区容量长期演变评估模型。利用FVCOM水动力和泥沙模型计算自然状态下潮流输沙引起的地形变化, 同时结合倾倒区多年实测水深和倾倒量资料, 分析倾倒量、潮流输沙和地形变化的统计关系, 通过实际资料拟合修订系数, 作为该倾倒区海浪和风暴潮等因素输沙所造成地形变化的参考值, 以此评估倾倒区容量长期演变。在设定实际地形变化阈值的前提下, 计算倾倒区容量。以长江口1#倾倒区为例, 1#倾倒区地形抬升0.5m/a,倾倒区容量约为670万方/a,模型结果和实际批复结果吻合。同时在甬江口2#倾倒区、罗源湾倾倒区、嵊泗上川山、东碇倾倒区和温州港倾倒区等验证, 模拟结果同实际观测结果相近。 相似文献
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疏浚土倾倒后悬浮泥沙扩散输移的数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
疏浚土的处置是航道疏浚整治中需要解决的问题.疏浚土在倾倒区倾倒之后,大部分疏浚土会沉积在抛泥区附近,其余泥沙将在抛泥点的局部区域形成高浓度悬沙,在重力、波浪、潮流、风生流等因素作用下扩散输移.建立了平面二维潮流、悬沙浓度增量输移扩散的数学模型,采用有限单元法离散求解,研究了虾峙门口外航道整治工程中疏浚土倾倒后悬浮泥沙在水体中的扩散输移,以此分析抛泥后不同悬沙浓度增量的悬浮泥沙的扩散范围.虾峙门口外外海处设置了1#、2#、3#倾倒区,模型计算结果表明,各悬沙浓度增量的悬浮泥沙扩散最大面积的最小值及包络线面积的最小值均发生在3#倾倒区抛泥的工况,原因在于3#倾倒区位于外海,水深明显大于1#、2#倾倒区,其倾倒区容积最大.可见,在水动力条件相当的情况下,水深条件形成的各倾倒区容积对悬浮泥沙的扩散和输移是有影响的.倾倒区容积越大,对悬浮泥沙扩散和输移越有利.从经济因素来看,疏浚船的运输距离所发生的运费是不可忽略的,疏浚航道至1#、2#倾倒区的距离要短于至3#倾倒区的距离,把疏浚土运至1#和2#倾倒区的运行费用明显低于运至3#倾倒区的运行费.研究结果建议,选择1#和2#倾倒区为疏浚土倾倒区,并根据潮流方向灵活安排施工作业,可将1#倾倒区作为落潮时疏浚土的倾倒区,2#倾倒区作为涨潮时疏浚土的倾倒区. 相似文献
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福建省沙埕港百年一遇台风风暴潮的计算 总被引：2，自引：0，他引：2
研究了福建省沙埕港风暴潮状况,根据收集的沙埕验潮站连续50a(1956-2005)的台风过程增水资料以及西北太平洋57 a 的台风资料,采用皮尔逊Ⅲ统计法和数值法分别计算了沙埕港的100a一遇台风暴潮和 100a一遇最大台风暴潮,并得到了产生这两种台风增水的台风路径及强度等台风参数.沙埕港100a一遇台风暴潮为198 cm,100a一遇最大台风暴潮为243 cm,其中产生100a一遇台风暴潮的台风移向为NW方向,移速为19km/h,路径位于沙埕港南12km;产生100a一遇最大台风暴潮的台风移向为 NW 方向,移速为19 km/h,路径位于沙埕港南24km.计算结果为福建沿海海洋工程项目的建设提供了重要参考依据. 相似文献
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长江河口波-流共同作用下的全沙数值模拟 总被引：15，自引：1，他引：15
针对长江河口地形、水文、泥沙运动等复杂的特点,建立了波-流共同作用下的二维全沙及河床演变模型.在合理计算研究区域流场等的基础上,利用切应力概念确定悬沙扩散方程中的源函数;通过系列数值试验和实测资料的统计分析,在经典的泥沙临界起动速度中引入反映河床底质结构及固结程度的局地系数;选用由流速、盐度、含沙量浓度确定的泥沙颗粒絮凝沉降速度,从而提高长江口悬沙场数值模拟精度.在底沙输运计算中,提出一种较为合理确定有关参数的方法.通过洪、枯季大、中、小潮水文、泥沙资料和典型台风引起航槽冲淤变化的实测资料验证,表明该文提出的模型能较合理地反映长江河口流场、泥沙场及地形的演变. 相似文献
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东碇倾倒区疏浚泥悬沙输移和海床冲淤数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
采用区域海洋模型ROMS(Regional Ocean Modeling System)在东碇倾倒区建立三维水动力与泥沙输移数值模型,在水动力验证的基础上模拟预测了在冬、夏季节不同背景潮流和风场作用下的疏浚泥悬沙输移规律及海床沖淤变化。结果表明:在纯潮流作用下,悬沙扩散以抛泥点为中心,呈圆对称分布,且冬季泥沙输移扩散范围比夏季大;加入风场驱动后,悬沙扩散呈下风面拖拽的椭圆形,同时水体混合加强更有利于高浓度悬沙的扩散,但对悬沙输移的作用不明显;抛泥点位置从倾倒区中心变为西北角后,其作用主要体现在冬季较高浓度区面积的减小和由于局地水槽引导而形成的向北延伸的浓度舌;在海床冲淤方面,潮流和风场的作用主要是改变地形增量较大的面积,而更改抛泥点位置则会导致地形增量最大值出现较大的差异。 相似文献
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《海洋湖沼通报》2021,(3)
为了解疏浚工程对附近海域水环境的影响,应用MIKE21软件,建立了湄洲湾港东吴港区工程附近海域的二维水动力和泥沙输运计算模型,在对潮流和悬浮沙计算结果验证可靠的基础上,分析工程对附近海域水环境的影响。结果表明,(1)疏浚工程对附近海域的潮流产生影响,流向更有利于靠离泊作业。(2)工程前后流速变小,码头栈桥区域周边流速最大可减小1.23 m/s,回旋水域流速最大可减小约0.59 m/s,东吴航道流速最大可减小约0.43 m/s;(3)悬浮沙浓度增量10 mg/L包络线的最远扩散距离为4.01 km,扩散面积为14.66 km~2;施工结束后,悬浮泥沙恢复至一类水质的时长约3 h,恢复至本底值所需时长约16 h。 相似文献
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2019年以来,长江口海域年疏浚总量约为7 000×104 m3,现有的7座吹泥站停用后,长江口倾倒区容量仅剩约3 000×104 m3,疏浚物处置缺口约为4 000×104 m3,需及时开展海洋倾倒区选划工作。通过FVCOM （Finite Volume Community Ocean Model）数值模型对预选倾倒区进行抛泥扩散模拟,并分析其影响。根据长江口航道管理局所统计的疏浚船只,结合实际情况,选定12 000 m3舱容作为代表船只进行模拟。模拟结果显示,抛泥悬浮物主要在倾倒区周围呈螺旋状扩散,从扩散范围来看,4个预选倾倒区抛泥时,其10 mg/L增量包络线均不会显著影响到附近主航道及周边环境敏感区,其中预选倾倒区D扩散影响范围最大,C次之,A和B扩散影响范围最小。从动力角度来看,长江口深水航道北侧两个预选倾倒区（A和B）倾倒扩散时,对南侧深水航道造成回淤的概率更大,深水航道南侧水动力条件优于北侧。综合抛泥扩散影响范围和动力条件来看,预选倾倒区C位置最佳。 相似文献
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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2017,(4)
本文根据2007年黄河调水调沙期间黄河三角洲及其毗邻海域的水文、泥沙调查数据资料,使用Mike 3三维水沙数值模型模拟了黄河调水调沙全过程(低流量、高流量、高含沙量)入海水沙输运过程,揭示了人造洪峰下水沙扩散范围和特征,分析了泥沙入海后的沉积动力学机制。研究发现:入海淡水和表层细颗粒泥沙主要以异轻羽状流形式向外海和河口两侧沿岸扩散,中、底层粗颗粒泥沙向外海扩散非常有限,有少量向河口两侧沿岸扩散,扩散范围小于表层;河口区在涨-落、落-涨潮流转换时刻分别存在着潮流切变锋,切变锋均形成在浅水区,而后向深水区移动,切变锋的发生对泥沙向外海扩散有着明显的阻隔作用。 相似文献
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掌握黄河入海泥沙输运、沉积的规律可以为渤海沿岸经济发展的规划及环境保护管理提供理论参考。本文基于FVCOM(Finite-Volume Community Ocean Model)建立了三维水动力、泥沙耦合数值模式,利用实测水位、海流和悬沙资料,对模式进行了检验,模拟结果与观测符合较好。利用该模式研究了2007年夏季丰水丰沙期黄河入海泥沙的输运过程,并对渤海悬沙空间分布特征进行数值模拟。模式较好地再现了夏季黄河口入海泥沙的空间分布特征及底部冲淤状况。结合黄河口附近的潮流和余流特征,对悬沙分布特征和底部冲淤结果进行了分析,结果表明:黄河入海泥沙随余流向南和东南方向输运到莱州湾,在莱州湾中部向外海扩散,很可能沿东北方向进入渤海中部。在这个输运过程中,莱州湾表现为入海泥沙向外海扩散的通道。 相似文献
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湄洲湾峰尾围垦工程施工期间海水悬浮泥沙输移扩散的数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
围填海工程施工过程导致海域悬浮物迅速增加,影响周围海洋生态系统,研究围填海工程悬浮泥沙的输移扩散规律对于区域生态环境质量及工程建设的综合生态影响评价具有重要的参考意义．针对湄洲湾峰尾围垦工程施工期悬浮泥沙可能造成的生态影响,对爆破挤淤（5．17t／s）和抛石挤淤（1．39kg／s）的悬沙源强进行了分析计算．在工程海区平面二维潮流场数学模型的基础上,采用二维对流扩散数学模型对施工范围内的模型网格点（40m×40m）进行了逐点计算,数值模拟结果表明,悬浮泥沙扩散范围和形态主要受潮流控制,工程施工联合影响下悬沙质量浓度大于10mg／dm3的全潮最大影响包络面积为5．848km2,施工9h后悬沙影响基本消失,为工程施工期环境管理提供了参考依据．施工悬浮泥沙的扩散整体表现为总悬沙质量浓度在离工程区较近的范围内较大,而距离越远质量浓度越接近自然状态的本底含沙量．施工悬浮泥沙对浮游生物、游泳生物和底栖生物等均会产生一定的影响,但随着施工结束而消失,不会对海洋生态产生长期的不利影响． 相似文献
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废黄河三角洲是南黄海内陆架的重要物源。为深入探索废黄河口海域沉积物输运机制,利用2015~2016年夏季与冬季在废黄河口外海域10个站位获取的现场沉积动力数据,计算潮不对称参数、余流、悬沙输运量等。分析结果表明,废黄河口海域沉积物输运模式存在显著的空间差异,大部分海域悬沙沿等深线向南输运,仅在近岸侧局部悬沙向岸或向北输运、离岸最远处站位向北输运但输运率较小;近岸浅水海域以平流输沙为主,其他离岸区域以再悬浮作用为主。由于流速和悬沙浓度之间的相位差,导致余流(净水输运)方向与净悬沙输运方向存在差异。研究沉降速度与悬沙输运涨落潮不对称的关系,发现沉降速度越大,悬沙输运的不对称性就越显著;沉降速度是造成近底部流速与悬沙浓度相位差的主要原因,导致废黄河口外净悬沙输运存在显著的垂向差异。 相似文献
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振荡流层移输沙条件下悬沙层泥沙扩散系数垂向分布特征研究 总被引：1，自引：0，他引：1
层移输沙是海岸带泥沙运动的主要形式之一,其垂向悬沙浓度分布规律的研究一直是海岸工程关心的重点。一般情况下,经典的纯扩散模型被用来描述和解释悬沙浓度的试验数据,该模型认为周期平均悬沙浓度主要由参考浓度、泥沙沉速和泥沙扩散系数确定。泥沙扩散系数可以由泥沙沉速和悬沙浓度的垂向梯度反演得到。既往研究大多直接给出泥沙扩散系数的结果,对于不同反演计算方法间结果差别的研究较少。本研究汇总了已有振荡流层移输沙试验数据,采用曲线拟合方法和直接差分方法计算了相应的泥沙扩散系数,研究表明两种方法得到的计算结果在垂向位置z 0.15 m处差异不大,随着垂向位置的升高,差分方法的计算结果略微大于拟合方法。考虑到拟合方法可以得到连续的泥沙扩散系数垂向分布,本研究推荐使用幂函数形式的曲线拟合方法求解悬移泥沙扩散系数。基于此,对比分析了层移输沙悬沙层泥沙扩散系数随泥沙粒径、振荡流周期、均方根流速和振荡流类型等物理参数的变化规律。在纯振荡流层移输沙条件下,泥沙扩散系数随泥沙粒径的增大而增大,而振荡流周期和均方根流速几乎不影响泥沙扩散系数。在振荡流和定常流共同作用下,泥沙扩散系数受振荡流周期和定常流流速的影响,泥沙扩散系数随着振荡流周期的增大或定常流流速的减小而增大。 相似文献
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长江口洪季北槽深水航道区域悬沙沉降速度估算 总被引：2，自引：2，他引：0
根据北槽深水航道区域洪季多年固定测点的水文泥沙资料,综合利用Rouse公式及霍夫变换方法,估算了深水航道工程下洪季北槽悬沙沉降速度。从悬沙沉降速度角度探讨了北槽深水航道区域泥沙高回淤的基本原因。研究结果表明:航道回淤与悬沙沉降速度有十分密切的关系;洪季条件下,北槽悬沙沉降速度在2～8 mm/s之间,其悬沙沉降速度随盐度变化有先增大后变小的特点,在7‰左右时悬沙沉降速度最大;结合洪季北槽航道回淤分布,在深水航道CSW～CS3测点附近泥沙回淤量较高,该处航道高回淤是由于该区域具有较好的泥沙絮凝条件(盐度)及较高的水体含沙量致使该区域悬沙沉降速度较大造成的。 相似文献
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我国是依据法制管理疏浚物海洋倾废的国家。几年来,疏浚物海洋倾废研究也相应发展到一定水平。实践经验和理论研究表明:从疏浚物排海时刻起到污染物的最后归宿止,它所经历的物理、化学、生物过程是十分复杂的过程。其中,物理过程是最基本的过程,亦即海洋自净研究的核心内容是其沉降、扩散和输运。因此,本文旨在对疏浚物海洋倾废研究现状进行概述,内容涉及基线研究,环境质量现状评价,疏浚物沉降过程实验和数值分析,声学追踪试验,同位素技术应用,流场数值分析,标识质点漂移数值跟踪试验,抛泥运移数值模拟以及环境影响预测等。最后介绍一种“疏浚物倾倒区选划模式”并对今后疏浚物海洋倾废研究提出一点建议供参考。 相似文献
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马迹山港三期工程对附近海域泥沙淤积的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
应用海洋数值模式（FVCOM）建立马迹山港三期工程海域三维潮流模型,模拟港口建设前后的潮流场,研究工程后周边海域潮流场的变化。同时结合台风“灿鸿”的风场资料,在水动力的基础上添加台风气压场和风场,建立风暴潮数值模型,分析在极端天气下三期工程的建设对周边海域流场的影响。最后结合模型计算结果,根据现场调查资料以及历史试验成果进行工程周边海域泥沙回淤以及风暴潮骤淤的计算分析。结果表明：工程后流场的变化主要集中在工程区和附近海域,变化幅度约在0.3m/s~0.4m/s之间,对工程区以外大范围海域影响较小。工程后码头水流条件得到较好的改善,水流与码头走向趋于平行。工程周边海域泥沙回淤量较小,不会对船舶航行安全造成影响,另据骤淤计算结果分析,马迹山港周边海域在台风期间的短期淤强较小,两天的淤积量不超过5cm,不具备骤淤的可能性。 相似文献
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2005年黄河调水调沙期间入海泥沙扩散研究 总被引：1，自引：0，他引：1
针对黄河调水调沙试验开始前,黄河入海水沙通量非常少,调水调沙试验开始后,入海径流量和泥沙量增加近10倍的情况。通过2005年黄河调水调沙入海泥沙扩散的数值模拟,并结合收集到的黄河口卫星航片解译结果,研究结果表明,调水调沙实验开始后黄河入海水沙量急剧增加,由于地形及射流效应,入海水沙出河口后形成E和SE方向为主扩散的泥沙流,但其扩散范围有限,呈现以河口为中心的扇形分布格局,最大影响距离约20km×40km。风作为悬浮泥沙扩散的驱动力,成为泥沙扩散运动方向和大小的重要决定性因子。 相似文献