波浪影響下的海底泥沙再懸浮研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，近岸海域環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。于是底泥在海水水質(zhì)問題中的重要作用，也越來越受到重視。然而，波浪作用下底泥運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性給水質(zhì)控制和預(yù)報(bào)帶來了極大的困難，隨著計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，以水動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的數(shù)值模擬為底泥運(yùn)動(dòng)與再懸浮研究提供了可能。
　　 在假定海底泥沙水為牛頓流體的基礎(chǔ)上，采用動(dòng)量源法造波，末端設(shè)置人工衰減層消波，利用連續(xù)性方程和N-S方程模擬流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，采用VOF法追蹤自由面和水-泥沙水的相界面運(yùn)動(dòng)，建立

2、了空氣—海水—高濃度泥沙水的數(shù)值波浪水槽，實(shí)現(xiàn)了波浪作用下泥沙水層內(nèi)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)模擬。利用波譜分析手段，得到了表面波和內(nèi)波的控制區(qū)域和作用情況，建立了表面波與內(nèi)波波幅沿水深分布的解析表達(dá)式；在此基礎(chǔ)上，考慮海底存在高濃度泥沙水層的實(shí)際情況，建立了修正起沙理論，推導(dǎo)了修正泥沙起動(dòng)公式。
　　 取得的主要成果為：隨著水深加大，波動(dòng)首先由表面波控制，逐漸過渡為由表面波和內(nèi)波同時(shí)控制，最后由內(nèi)波主要控制；表面波與內(nèi)波在小幅值時(shí)，它們間的

3、非線性相互作用可以忽略，可以獨(dú)立的存在于水層和泥沙水層流場中；對(duì)于表面波和內(nèi)波均可以采用有限水深的表面波解析公式計(jì)算，誤差是可以忽略；對(duì)于表面波、內(nèi)波場，波數(shù)的模擬值與解析解符合很好。波幅模擬值與解析解的趨勢雖然一致，但存在一定誤差；本文建立的波浪作用下泥沙起動(dòng)公式與竇國仁的公式相比，本公式能夠更好地反映泥沙起動(dòng)過程。
　　 最后，本文對(duì)泥沙再懸浮運(yùn)動(dòng)理論作了系統(tǒng)研究，建立了波浪作用下泥沙起動(dòng)修正理論，得到了泥沙再懸浮條件，為近