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海岸粘性泥沙输运过程计算分析

海岸粘性泥沙输运过程计算分析

作者：朱文谨河海大学

学位级别：硕士

目前在研究河口海岸泥沙冲淤变化中,对泥沙输运方程中的源汇项进行处理时,国内常用水流挟沙能力的方法,国外多以水流剪切应力为基础。这两种处理方法具有不同的物理背景,但都是在解决相同的实际问题。论文就如何利用床面切应力的方法确... 详细信息

目前在研究河口海岸泥沙冲淤变化中,对泥沙输运方程中的源汇项进行处理时,国内常用水流挟沙能力的方法,国外多以水流剪切应力为基础。这两种处理方法具有不同的物理背景,但都是在解决相同的实际问题。论文就如何利用床面切应力的方法确定沉积率和冲刷率以及如何计算和选取水沙计算过程中其它相关参数展开了初步的探讨。在分析了河口海岸地区水动力及泥沙运动特性的基础上,在粘性泥沙再悬浮率计算中充分考虑河床固结的影响,通过泥沙的干容重将底床上的泥沙分为新沉积的泥沙和已经固结的泥沙。两种形态的泥沙再悬浮率与净底床切应力显示出的不同关系,因而对不同形态的床沙采用不同的再悬浮率计算公式。在沉积率计算中又充分考虑了泥沙浓度和净底床切应力对泥沙沉积的影响。对泥沙沉速这一重要参数的确定上,总结出泥沙粒径与沉速存在一定的关系,进而得出分别适合于粘性泥沙和非粘性泥沙的沉速计算的方法。此外还对水沙计算过程中其它相关参数,如糙率、涡粘性扩散系数以及在冲刷率和沉积率计算过程中常用的系数的确定方法进行了归纳。将论文所采用的计算模式分别运用于实验室的水槽实验,胶州湾附近的水沙输运以及崖门附近粘性泥沙输运的研究,计算的结果与实际物理现象较为吻合。研究结果对于河口海岸泥沙运动具有一定的理论和应用价值。

关键词：有限元粘性泥沙再悬浮率沉积率

基于Rouse方程的河口海岸水域泥沙垂线浓度分析

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河海大学学报（自然科学版） 2012年第2期40卷 215-219页

作者：朱文谨潘锡山孙杰淮海工学院土木工程学院江苏连云港222006 河海大学物理海洋研究所江苏南京210098 国家海洋局东海信息中心上海200041

在Rouse方程的基础上,结合统计学方法将泥沙质量浓度看作随机变量,选取自变量lnh-z/z,lnca/рs及lnu2/gd采用多元线性回归方法分析各自变量对泥沙质量浓度垂向分布的影响,并检验它们对泥沙浓度垂向分布的影响程度.计算结果表明。

关键词： Rouse方程多元线性回归海安湾河口海岸泥沙

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悬沙运动方程及其近底泥沙通量

中国科学（E辑） 2008年第11期38卷 1995-2000页

作者：李瑞杰罗锋朱文谨海岸灾害及防护教育部重点实验室南京210098 河海大学环境海洋实验室南京210098 河海大学物理海洋研究所南京210098

悬沙运动方程及其近底泥沙通量是不平衡输沙研究的关键问题之一.从给出二维悬沙运动方程的推导出发,阐明近底泥沙通量的物理本质为悬沙运动方程的底部边界条件.分析研究了常用的挟沙力和切应力方法的内在联系,指出从物理意义和形式上两... 详细信息

悬沙运动方程及其近底泥沙通量是不平衡输沙研究的关键问题之一.从给出二维悬沙运动方程的推导出发,阐明近底泥沙通量的物理本质为悬沙运动方程的底部边界条件.分析研究了常用的挟沙力和切应力方法的内在联系,指出从物理意义和形式上两者的一致性,从理论上统一了挟沙力和切应力两种方法.同时在对近底泥沙通量表达式比较分析的基础上,总结了几个需要关注的问题,为研究和解决悬沙运动及近底水沙交换问题提供了一种解决思路.

关键词：悬沙运动方程近底泥沙通量挟沙力切应力

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浅水湖泊含泥沙影响的水质模型研究

人民长江 2010年第9期41卷 77-81页

作者：吴宏旭朱文谨河海大学港口海岸与近海工程学院江苏南京210098 淮海工学院土木学院江苏连云港222005

以水体中的污染物浓度(包括液相和固相)为对象,根据对流扩散过程和紊动力学原理,从理论上导出了三维水流、泥沙和污染物耦合作用的方程;方程的底边界条件采用泥沙动力学理论进行分析和处理,同时给出了含有泥沙通量形式的二维水质方程。... 详细信息

以水体中的污染物浓度(包括液相和固相)为对象,根据对流扩散过程和紊动力学原理,从理论上导出了三维水流、泥沙和污染物耦合作用的方程;方程的底边界条件采用泥沙动力学理论进行分析和处理,同时给出了含有泥沙通量形式的二维水质方程。以江苏省苏州市澄湖为例,对澄湖有底泥、无底泥时水质进行了计算。结果表明,含内源污染的水质方程的计算结果与实测值吻合更好,这也证实了含底泥影响的浅水湖泊二维水质模型的有效性和实用性。

关键词：底泥污染物水质方程耦合澄湖

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银洲湖水域强潮河段悬移质输运模型

河海大学学报（自然科学版） 2008年第1期36卷 129-133页

作者：罗锋李瑞杰朱文谨河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学物理海洋研究所江苏南京210098

利用平面二维水动力及泥沙输运模型、有限元法对银洲湖及邻近水域内的悬沙输运、流速分布、水流平面形态等进行了数值模拟计算.其中黏性泥沙输运模型考虑侵蚀和沉积剪切应力.计算结果与实测结果比较表明:银洲湖水域的潮流大体上呈现沿... 详细信息

利用平面二维水动力及泥沙输运模型、有限元法对银洲湖及邻近水域内的悬沙输运、流速分布、水流平面形态等进行了数值模拟计算.其中黏性泥沙输运模型考虑侵蚀和沉积剪切应力.计算结果与实测结果比较表明:银洲湖水域的潮流大体上呈现沿航道南北向的往复流,径流和潮流是银洲湖水域的主要动力因素,细颗粒悬浮泥沙输运是该水域泥沙的主要运动形式;平面二维水动力及泥沙输运模型能较好地复演银洲湖水域的潮流泥沙场,可用于实际工程潮流泥沙场的计算.

关键词：银洲湖水域强潮河段水沙输运数值模拟有限元法

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二维有限元潮流数学模型及其应用

水运工程 2014年第8期 24-28页

作者：刘韬朱文谨孙冰山东省交通规划设计院山东济南250031 淮海工学院土木工程学院江苏连云港222006

采用有限元Galerkin加权余量法对二维潮流控制方程进行求解,建立了二维有限元潮流数学模型,并将模型运用于计算区域较小、边界较为复杂的海安湾。对海安湾潮流数值模拟的结果如下:计算水位和流速的大小及过程均与实测情况极为吻合,流场... 详细信息

采用有限元Galerkin加权余量法对二维潮流控制方程进行求解,建立了二维有限元潮流数学模型,并将模型运用于计算区域较小、边界较为复杂的海安湾。对海安湾潮流数值模拟的结果如下:计算水位和流速的大小及过程均与实测情况极为吻合,流场的趋势也与以往研究较为一致。新模型能采用不同形式的非结构网格,对于边界和地形变化复杂的工程区域有较强的适应性。研究成果说明,对于计算区域较小且陆域边界变化复杂的工程问题,采用有限元方法离散潮流方程能提高计算精度。

关键词：有限元潮流方程控制方程数学模型潮流场

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近岸悬沙垂线分布多元线性回归分析

海洋通报 2021年第2期40卷 182-188页

作者：韩雪朱文谨潘锡山王娜时珉江苏省海涂研究中心江苏南京210036 江苏海洋大学土木与港海工程学院江苏连云港222005 港口航道泥沙工程交通行业重点实验室江苏南京210029

许多学者在研究河口近岸水域时常采用扩散理论Rouse方程描述泥沙垂线分布规律,本文结合该方程成立的几个主要假设,分析该方程在近岸地区的适用性。在传统的Rouse分布基础上借助Rouse方程的线性形式以及近岸泥沙的输运特性,选取了ln z/h,... 详细信息

许多学者在研究河口近岸水域时常采用扩散理论Rouse方程描述泥沙垂线分布规律,本文结合该方程成立的几个主要假设,分析该方程在近岸地区的适用性。在传统的Rouse分布基础上借助Rouse方程的线性形式以及近岸泥沙的输运特性,选取了ln z/h,ln c_(a),c_(a),u,ln u,z/h等6个变量作为自变量,采用多元线性回归的方法分析了6个自变量对泥沙浓度的影响。结果表明:参考点浓度对于泥沙浓度的影响最为显著,只采用相对水深计算出的泥沙浓度与实测值的相关性只有0.3左右;6个自变量中流速的敏感性(尤其是变量ln u)远低于参考点浓度,为非敏感因素;考虑5个主要自变量的方程计算的各点泥沙浓度与实测值的相关系数可达到0.8左右,表明采用的方法能够反映在复杂动力条件下近岸细颗粒泥沙浓度垂线分布的特征。

关键词： Rouse方程多元线性回归悬沙垂线分布

一般形式的阻力系数公式及其在挟沙力计算中的应用

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泥沙研究 2016年第2期41卷 7-13页

作者：戴路李瑞杰丰青朱文谨河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学环境海洋实验室江苏南京210098 淮海工学院土木工程学院江苏连云港222006

对不同流态及流区明渠水流阻力系数的计算公式进行总结。考虑到指数型表达式在进行数学推导及应用时较其他形式更为方便,基于该形式并结合尼古拉兹管流试验资料,推导了各流态及流区明渠阻力系数的具体表达式且得到实测资料的验证。推导... 详细信息

对不同流态及流区明渠水流阻力系数的计算公式进行总结。考虑到指数型表达式在进行数学推导及应用时较其他形式更为方便,基于该形式并结合尼古拉兹管流试验资料,推导了各流态及流区明渠阻力系数的具体表达式且得到实测资料的验证。推导过程中,借助明渠当量直径实现管流与明渠阻力系数的相互转换,并依据各流区水流特征的不同,对Christoffersen和Jonson提出的糙率高度公式作了不同简化。将所得阻力系数公式应用于河流及海洋近岸水流挟沙力的计算中,结果表明实测值与计算值相吻合,且所有流区阻力系数表达式形式的统一有利于水流挟沙力计算的简便。

关键词：明渠阻力系数雷诺数挟沙力

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昆承湖水流水质计算分析

海洋湖沼通报 2009年第2期 7-13页

作者：秦毅李瑞杰朱文谨曹晶晶河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学环境海洋实验室江苏南京210098

在模拟昆承湖水流流场的基础上,模拟化学需氧量(CODMn)在湖水中的扩散情况;同时,利用昆承湖实测资料和水质的浓度场计算结果,得到其枯季环境容量。可以看出,昆承湖的流速较小,且方向由西北流向东南,可能是受长江径流和湖底西北高东南低... 详细信息

在模拟昆承湖水流流场的基础上,模拟化学需氧量(CODMn)在湖水中的扩散情况;同时,利用昆承湖实测资料和水质的浓度场计算结果,得到其枯季环境容量。可以看出,昆承湖的流速较小,且方向由西北流向东南,可能是受长江径流和湖底西北高东南低的地形特征影响;从昆承湖的CODMn浓度实测值和计算值中,可以看出小于其水环境质量标准限值。这将进一步为实现常熟市湖泊水环境质量的不断提高、生态状况的持续改善与科学管理提供依据。

关键词：流场化学需氧量浓度场扩散环境容量