風(fēng)成浪作用下近底水流流動特性及底泥運動規(guī)律研究.pdf

1、風(fēng)浪作用是影響湖區(qū)沉積物再懸浮的主要動力因素之一,沉積物再懸浮、輸移擴散、沉積,容易造成湖區(qū)港口、航道的淤積;改變水體光照度,引起水體二次污染,觸發(fā)水生生物環(huán)境變化等系列反應(yīng),對湖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響。
　　 采用波浪水槽模擬實測東洞庭湖風(fēng)浪,對風(fēng)浪作用下洞庭湖底浮泥再懸浮的水動力學(xué)機理進行研究,探求風(fēng)浪近底水流流動特性,分析浮泥起動擴散過程,給出相應(yīng)的起動判別條件。研究對于分析洞庭湖區(qū)水沙要素時空變換,湖底形態(tài)演變預(yù)測及環(huán)境

2、保護、湖泊整治等均有一定的理論意義和工程參考價值。
　　 研究發(fā)現(xiàn),風(fēng)浪近底水流層內(nèi)瞬時垂向流速與縱向流速間存在相位差,且相位差隨距底距離增加而逐漸加大,與微幅波理論的結(jié)果不同;在近底水流層外此相位差恒定為π/2,與微幅波理論一致;采用微幅波理論計算所得有效波最大近底流速與實測最大底流速較為接近,表明可以用微幅波理論近似計算風(fēng)浪最大近底流速;對比實驗觀測情況和竇國仁理論計算泥沙起動流速,發(fā)現(xiàn)用瞬時最大近底流速描述泥沙起動狀況并不

3、合適,需要采用長時間有效流速來代替。經(jīng)分析,用風(fēng)浪平均波波要素按微幅波理論計算所得流速值來描述底泥響應(yīng)情況,與實驗觀察現(xiàn)象一致,也與竇國仁公式計算值較為接近,實際中可以用此方法來判別泥沙起動情況;懸移質(zhì)垂線含沙量符合指數(shù)分布形式,自床面向上逐漸增大;水體底部存在高濃度含沙層,其上限可由懸沙濃度分布曲線的轉(zhuǎn)折點來定義;結(jié)合實驗觀測數(shù)據(jù),建立了高濃度含沙層厚度與各波要素之間的關(guān)系,用來計算高濃度層厚度;在已知床面懸沙濃度后,水體懸移質(zhì)含沙量