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《天津大学》 2012年
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河口淤泥特性及其运动规律的研究

田琦  
【摘要】:淤泥质河口海岸遍布世界各地,在我国亦有相当广泛的分布,其中以长江口、黄河口和珠江口较为典型。由于河口、海岸工程建设迅速发展、海洋资源开发利用以及海洋环境保护的重要,迫切需要人们对淤泥质河口、海岸的波流动力因素和泥沙运动规律有更进一步的认识,以便能更确切地予以定量描述和预测。 淤泥质河口的波流、泥沙运动规律与岩质、沙质河口的波流、泥沙运动规律存在很大差异。本文以天津塘沽地区淤泥为研究对象,采用理论分析与水槽实验相结合的方法,系统研究了河口地区淤泥的特性及运动规律。 基于淤泥的流变和沉降特性,讨论了流变参数与密度、沉降速率与含沙量之间的关系;研究了不同底床密度和水流条件下淤泥的起动及冲刷规律,得出底泥起动规律符合延伸希尔兹曲线的结论;分析了脉动强度、雷诺应力等湍流特征量对于底泥起动的影响;计算了不同水流条件下底泥的冲刷率。 为了更好地了解淤泥的运动规律及淤泥对波浪的影响,建立了波浪与淤泥质底床相互作用的数学模型,计算得出水层和泥层的速度压力分布,并讨论了波浪衰减的影响因素,得到结论:泥层容重、周期和泥厚均存在临界值,使波浪衰减达到最大,小于或大于该值,波浪衰减率都减小;衰减率随水深的增大而单调减小。针对三种不同的流变模型(粘性流体模型、幂律流体模型和粘弹性介质模型),分别计算相应的波浪衰减值,并与实验值进行对比,结果表明,幂律流体模型更接近实测值。 对于自然沉积的泥床,由于固结作用下淤泥的容重、流变特性沿泥层深度分布不均匀,本文建立多层模型来描述波浪与泥床的相互作用,并与实验数据进行对比,结果显示计算值与实测值能较好吻合。 河口径流中的异重流作为河口海岸地区泥沙运动的特殊形式受到日益广泛的关注,本文初步研究了异重流的形成条件及运动规律。
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