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沙波运动对冲积河流悬移质冲刷不平衡输沙的影响

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水利学报 2005年第12期36卷 1432-1438页

作者：钟德钰王勤香丁贇清华大学河流海洋研究所北京100084 黄河水利职业技术学院水利系河南开封475001

基于冲积河流河床活动交换层动力学基本方程和悬移质不平衡输沙方程,利用数值方法计算了冲积河流冲刷不平衡输沙过程。结果表明,冲积河流床面沙波准周期性运动的动力学特征影响了河床中泥沙暴露至河床表面的速度,延缓了河床冲刷时由河... 详细信息

基于冲积河流河床活动交换层动力学基本方程和悬移质不平衡输沙方程,利用数值方法计算了冲积河流冲刷不平衡输沙过程。结果表明,冲积河流床面沙波准周期性运动的动力学特征影响了河床中泥沙暴露至河床表面的速度,延缓了河床冲刷时由河床表面补充到水体中的速度,从而对悬移质不平衡输沙产生显著影响。分析结果同时表明,悬移质冲刷不平衡输沙恢复饱和系数的理论值是在不考虑沙波运动对河床内部泥沙暴露到河床表面的速度的制约条件下得到,使得理论值大于经验统计值。

关键词：沙波运动悬移质活动交换层冲刷恢复饱和系数

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沙波湍流场数值模拟及沙波运动趋势探讨

海洋通报 1995年第1期14卷 29-36页

作者：蒋建华张立人国家海洋局第二海洋研究所杭州310012

应用垂向二维非静力假定湍流封闭模式,模拟任意沙波的湍流场以及双向水流作用下沙坡的运动趋势.数值试验结果表明,当沙坡坡度较大时,背水面和沙谷临底层存在明显的水流分离.分离区水平延伸距离为波高的2.7倍,垂向延伸距离为波高的1/3,... 详细信息

应用垂向二维非静力假定湍流封闭模式,模拟任意沙波的湍流场以及双向水流作用下沙坡的运动趋势.数值试验结果表明,当沙坡坡度较大时,背水面和沙谷临底层存在明显的水流分离.分离区水平延伸距离为波高的2.7倍,垂向延伸距离为波高的1/3,最大反向流速为43cm/s.而水动压力分量分布的不均匀性是造成水流分离的主要动力机制.通过沙波推移质运移计算分析得出,当双向水流对称时,沙波具有向对称型演变的趋势;而水流非对称时,沙坡将保持原有的非对称形态,同时沿余流向迁移.

关键词：沙波湍流推移质数值模拟沙波运动

利用沙波高度和运动速度测量近似估算长江口南港推移质输沙率

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利用沙波高度和运动速度测量近似估算长江口南港推移质输沙率

长江口鸭窝沙航槽沙波运动及其对通航水深的影响

第八届全国海岸河口学术研讨会暨海岸河口理事会议

作者：程和琴时钟戴志军陈吉余华东师范大学河口海岸国家重点实验室上海交通大学港口与海岸工程系

长期以来河口推移质输沙率的确定一直是泥沙研究的难点之一。野外直接测量方法不可靠,人工示踪沙实验方法在沙波分布区成功的记录也很少。迄今大部分研究和工程只能依靠半经验或经验公式计算,但各家公式都有较大的误差。关于长江口区推... 详细信息

长期以来河口推移质输沙率的确定一直是泥沙研究的难点之一。野外直接测量方法不可靠,人工示踪沙实验方法在沙波分布区成功的记录也很少。迄今大部分研究和工程只能依靠半经验或经验公式计算,但各家公式都有较大的误差。关于长江口区推移质输沙率,曾有根据地形地貌变化计算的数据,也有用示踪沙观测的试验数据。由于长江口区泥沙输移过程中,底沙与悬沙发生频繁交换,南港床沙中推移质输沙率的确定仍是一个悬而未决的难题。本文拟通过对南港沙波形态和运动速率进行高分辨率测量估算床沙中的推移质输

关键词：沙波运动形态特征参数推移质输沙率

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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泥沙研究 1983年第4期 59-65页

作者：蒋平上海航道局设计研究所上海市科学学研究所《世界科学》编辑部

一、前言鸭窝沙航槽的沙波运动与该航槽的疏浚维护关系很大.通航水深的保证率受到沙波的极大影响.因此,有必要通过现场的测验,弄清沙波运动的特性以及对通航水深的影响.

关键词：沙波形态沙波运动床面形态泥沙运动航槽鸭窝沙通航水深长江口扬子江口

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沙波形态对波浪要素的响应

南水北调与水利科技（中英文） 2021年第3期19卷 606-613,624页

作者：王盈心李瑞杰李玉婷河海大学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 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室南京210023

针对波浪作用下沙质底床上普遍存在的沙波现象,从沙波尺度角度出发,采用1957-2018年共385组野外实测资料和水槽试验资料进行拟合分析,得到基于近底波浪水质点运动强度的沙波波高、沙波波长计算公式。结果表明:与Ni81规则波、Ni81不规则... 详细信息

针对波浪作用下沙质底床上普遍存在的沙波现象,从沙波尺度角度出发,采用1957-2018年共385组野外实测资料和水槽试验资料进行拟合分析,得到基于近底波浪水质点运动强度的沙波波高、沙波波长计算公式。结果表明:与Ni81规则波、Ni81不规则波、VR89和GK04等4种典型模型对比,新的沙波波高和沙波波长计算公式具有更高的计算精度且表达形式上更具一般性;利用该沙波形态计算公式可改进床面粗糙度的计算方法,当应用于波浪底摩阻系数的求解时计算结果与实测数据较为吻合,即沙波形态对底边界层有效粗糙度的影响显著;新的沙波波高和沙波波长计算公式可较好地应用于波浪底摩阻系数的计算。

关键词：沙波运动波浪水流强度参数有效粗糙度波浪底摩阻

黄河入海泥沙减少对潮滩地貌冲淤影响的物理模型研究

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黄河入海泥沙减少对潮滩地貌冲淤影响的物理模型研究

作者：伊锋鲁东大学

学位级别：硕士

潮滩是在潮汐作用下形成由淤泥粉砂质沉积物组成的宽阔平坦的浅滩,以潮间滩涂为主,还包含潮上带及潮下带水下岸坡。黄河携带大量泥沙在三角洲近岸区堆积,在潮汐不断作用下形成潮滩,潮滩作为重要的土地资源,在能量输送和物质交换、保持... 详细信息

潮滩是在潮汐作用下形成由淤泥粉砂质沉积物组成的宽阔平坦的浅滩,以潮间滩涂为主,还包含潮上带及潮下带水下岸坡。黄河携带大量泥沙在三角洲近岸区堆积,在潮汐不断作用下形成潮滩,潮滩作为重要的土地资源,在能量输送和物质交换、保持物种多样性等方面具有重要意义。自1984年以来,黄河输沙量锐减,入海泥沙急剧减少,导致三角洲近岸海域悬沙浓度降低。在近海含沙量逐年减少背景下,黄河三角洲潮间带及潮下带水下岸坡的地貌发育规律目前尚不清楚,而数值模拟、现场观测和遥感分析等手段均存在不同缺陷。本文在国家自然科学基金项目“最近五十年来黄河三角洲潮间滩涂动力地貌演变研究（U1706220）”的资助下开展研究工作,旨在使用物理模型方法,研究黄河入海泥沙减少对潮滩地貌冲淤变化的影响。本文使用黄河三角洲天然粉砂,利用自设计水沙均匀混合涨落潮循环装置、造波造流装置以及Argus系统,在室内建立潮滩干湿转化物理模型和含沙量减少对潮滩地貌冲淤影响的物理模型,辅以使用环刀法、图像畸变校正、烘干法以及地理空间插值的方法,研究了潮滩干湿转化地貌发育空间分布差异和含沙量减少对潮滩地貌发育的影响。本研究主要结论如下:（1）黄河三角洲粉砂孔隙内潴留空气排出滞后于潮流淹没,由于气体承压后水平和垂直随机运移,形成细微的地形起伏,从而进一步影响潮流运动和潮滩地貌形态,使得潮滩地貌空间分布具有明显差异性。（2）潮滩干湿转化的过程,由于地表扰动形成树枝状细小纹理,继而在退潮“归槽水”、坡度和水流作用下,纹理继续发育,形成具有溯源侵蚀的的潮沟。潮滩上部地表变化大,形成的高密度和连接复杂的不规则潮沟--塌陷系统;潮滩中部和潮滩下部地表变化小,地形平坦,在微小陡坎和塌陷上方发育有树枝状细密潮沟,沿岸线平行方向分布。（3）悬沙由近岸海域向潮滩传播,沿途大量沉降,进入潮下带的含沙量不足原始浓度10%。相同水动力条件下,近海含沙量越大,水流进入潮下带的含沙量越大。潮下带含沙量的变化规律为涨潮过程逐步增大、落潮过程逐步减少,这与底床的冲刷滞后于水流条件的增强、泥沙的沉降滞后于水流条件的减弱有关。（4）含沙量减少对潮滩微地貌的改造,潮间带受潮汐作用影响,沿岸线垂直方向发育有梳妆流痕,潮下带以沙波运动为主。相同含沙量情境,不同纵剖面沙波的统计特征及变化规律差异较大;不同含沙量情景,相同纵剖面沙波发育也有明显差别,这与水流对底床作用强度和含沙量变化有关。（5）总结潮滩地貌的冲淤模式:经过含沙量的依次减少,总体上,潮滩淤积与侵蚀并存,以7m等深线为界,向陆一侧呈侵蚀状态,向海一侧呈淤积状态且越靠近海洋淤积强度越大。具体而言,100%含沙量下,潮滩全线淤积,伴有极小部分侵蚀;65%含沙量下,潮滩侵蚀、淤积并存;30%含沙量下,潮滩全线侵蚀,伴有小部分淤积;15%含沙量下,潮滩仍以侵蚀为主,伴有小部分淤积;清水下,潮滩不存在淤积,全部呈侵蚀状态。含沙量由100%逐步降至清水,潮滩经历了全线淤积,极小部分侵蚀-侵蚀与冲淤并存-全线侵蚀,小部分淤积-全部侵蚀的过程。本文创新点主要在于:（1）通过室内物理模型实验,研究了潮滩干湿转化地貌发育机制和黄河入海泥沙减少对潮滩冲淤的影响,弥补了传统研究手段的缺陷和不足,并揭示了天然粉砂孔隙内潴留空气对潮滩地形起伏的动力机制。（2）将Argus系统引入室内实验,为物理模型现场记录提供了一种新的手段。自行设计了水沙均匀混合涨落潮循环装置和造波造流装置,实现了规定时间内涨落潮模拟和浑水的配制,同时为试验提供了潮汐和潮流动力。

关键词：物理模型含沙量沙波运动 Argus系统黄河三角洲

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长江中游沙质河段床沙级配调整过程计算

湖泊科学 2021年第1期33卷 277-288页

作者：李林林夏军强周美蓉邓珊珊武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

三峡工程运用后,长江中游荆江河段持续冲刷,床沙与推移质、悬移质泥沙不断交换,从而造成该河段床沙发生不同程度的调整,对长江中下游河床演变及非平衡输沙机理的研究具有重要影响.在新水沙条件下,总结分析了沙波运动特性及床沙交换方式... 详细信息

三峡工程运用后,长江中游荆江河段持续冲刷,床沙与推移质、悬移质泥沙不断交换,从而造成该河段床沙发生不同程度的调整,对长江中下游河床演变及非平衡输沙机理的研究具有重要影响.在新水沙条件下,总结分析了沙波运动特性及床沙交换方式,引入Markov三态转移概率及非均匀沙隐暴系数,得到基于状态转移概率的沙质河段床沙级配调整的计算模型.研究结果表明:(1)20092014年,沙市站年内床沙中值粒径有先增大后减小的趋势,而监利站年内床沙中值粒径则先减小后增大,且荆江河段年际床沙中值粒径总体呈上升趋势,粗化程度约为6.9%~9.3%;(2)20092014年,沙市站床沙组成中粒径d沙所占比重不变,0.062 mm≤d沙所占比重逐年减少(累计减少11.4%),d≥0.25 mm的泥沙所占比重逐年增加(累计增加11.4%),而监利站床沙组成均存在波动性变化;(3)荆江河段床沙转换为推移质的概率随着泥沙粒径的增大而增大,床沙转换为悬移质的概率随着泥沙粒径的增大而减小,而推移质和悬移质转换为床沙的概率均随着泥沙粒径的增大而增大,河床发生冲刷粗化时泥沙输移的主要形式为悬移质(概率为81%~87%),而淤积细化时床沙补给主要来源于推移质(概率为8%~12%).通过验证,本文概率模型的计算结果与实测资料符合较好,能够应用于长江中游沙质河段年际床沙粗化及年内床沙级配调整过程预报,为进一步开展三峡工程下游非均匀悬移质泥沙沿程恢复机理的研究提供理论基础.

关键词：床面冲淤床沙调整起动概率沙波运动荆江河段长江中游

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沙波形态及运动特征的概化数学模型研究

应用基础与工程科学学报 2024年第2期32卷 426-441页

作者：曹玉芹夏军强周美蓉邓珊珊武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

水库修建后坝下游水沙条件发生显著变化,推移质补给大量减少,悬移质占输沙量的主要部分.在河床持续冲刷过程中,沙波运动从以推移质为主逐渐转变为推移质与悬移质共同输移.建立了一维沙波形态及运动特征的概化数学模型,对比了基于推移质... 详细信息

水库修建后坝下游水沙条件发生显著变化,推移质补给大量减少,悬移质占输沙量的主要部分.在河床持续冲刷过程中,沙波运动从以推移质为主逐渐转变为推移质与悬移质共同输移.建立了一维沙波形态及运动特征的概化数学模型,对比了基于推移质和悬移质输移的沙波运动特征,采用已有公式对基于推移质运动的沙波形态变化和运动速度进行了验证,并讨论了不同参数对沙波运动的影响.模拟结果表明:(1)基于推移质运动的沙波向下游运动,沙波上各点的运动速度与其高程正相关,迎流面冲刷,背流面淤积,沙波形态逐渐向不对称发展,沙波运动临界时间为31.78h,与已有解析解误差仅为1.5%;基于悬移质运动的沙波未向下游运动,以垂向冲刷为主,沙波上各点冲刷强度与其高程正相关,波高逐渐减小,沙波形态基本对称且趋于消亡;(2)基于推移质运动的沙波波峰和波谷的运动速度计算值分别为51m/d和17m/d,与已有公式的最大相对误差小于26%,形态曲线的平均相对误差小于19%,故计算结果能较好地反映沙波运动特征;(3)水沙参数对沙波的影响比沙波初始形态参数更显著,增大单宽流量和减小水深均能使沙波运动增强,且对水深变化的响应更加敏感.

关键词：沙波运动推移质悬移质沙波形态沙波演化模型

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沙波运动与推移质输沙率

武汉大学学报（工学版） 2008年第3期41卷 1-4页

作者：詹义正刘金阳陆晶卢金友宋国炜武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 长江科学院湖北武汉430010

基于沙波运动,通过理论分析水沙运动的动力学因素,合理概化水沙运动模式,综合分析水流运动过程中所受到的力,利用沙波迎流面水体的动量方程,从理论上研究沙波波高随水流运动变化的数学表达,并将其与推移质输沙率联系起来,建立一个推移... 详细信息

基于沙波运动,通过理论分析水沙运动的动力学因素,合理概化水沙运动模式,综合分析水流运动过程中所受到的力,利用沙波迎流面水体的动量方程,从理论上研究沙波波高随水流运动变化的数学表达,并将其与推移质输沙率联系起来,建立一个推移质输沙率与相对水流强度的数学关系式.计算分析表明,公式所能描述的规律与室内外资料相符,能较好地反映推移质输沙率与相对水流强度间的正向变化的全过程,具有理论和实用价值.

关键词：沙波运动推移质输沙率临界动量方程