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《中国海洋大学》 2011年
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连云港近岸海域沉积物再悬浮及悬沙动力研究

张存勇  
【摘要】:沉积物再悬浮是一个比较普遍的物理现象,“波浪掀沙、潮流输沙”是淤泥质近岸海域泥沙运动的主要机制。沉积物再悬浮直接关系到生态环境变化、地貌演变、物质循环、人类的生存空间和社会的可持续发展。揭示再悬浮作用的过程和机制是沉积动力学研究领域的一个重点和难点问题,许多问题尚待深入研究。本文以沉积物再悬浮交替发生、形态变化较明显的连云港淤泥质近岸海域为研究对象,运用小波分析、悬沙通量机制分解、悬沙颗粒级配分析与数值模拟等方法,依据连云港近岸海域夏冬两季4次大中潮不同天气状况下多站同步实测水文泥沙数据进行了沉积物再悬浮及悬沙动力方面的综合分析,研究了淤泥质近岸海域泥沙再悬浮及其动力机制。主要内容和结果如下: 1.连云港近岸海域悬沙浓度时空变化规律明显。在时间域中,悬沙多以浓度峰的形式出现,并往往集中在某一深度内,悬沙由海底向上扩散的程度也不同。夏季近岸悬沙浓度峰一般在距底2m内,远岸悬沙浓度峰相对较高,具有明显的层化现象;冬季悬沙浓度峰较高,有时出现上下层均匀的现象。在空间上,近岸悬沙浓度较远岸大,随着离岸距离的增大,悬沙浓度有逐渐降低的趋势。在垂向上,悬沙浓度通常随深度增加而增大,大致符合准直线型、斜线型、抛物线型和混合型四种基本变化类型,但变化的幅度不同季节和潮周期有所不同。根据悬沙浓度变化特征,以近底悬沙浓度变化作为沉积物是否发生再悬浮的判定指标,结合水文变化,对泥沙再悬浮现象进行了研究,分析了泥沙的再悬浮与沉降变化过程、动力机制、周期及其影响因素。利用小波分析揭示了悬沙浓度周期性变化主要受控于流速的更迭。 2.运用通量机制分解将悬沙通量分解成多个动力项,分析了不同季节、不同天气状况下潮周期内悬沙通量及其机制分解量变化,定量研究了悬沙运动的内在动力机制,探讨了本地再悬浮和异地再悬浮。结果表明,连云港近岸海域悬沙通量中主要动力分项是平流作用和潮泵效应。平流作用在整个潮周期内显著,其方向同涨潮流方向基本一致。潮泵效应在近岸显著,是悬沙浓度周期性变化的主要因素,主要向岸方向输沙,表明悬沙浓度周期性分量以浓度峰的形式在底部向岸输移。 3.沉积物周期性再悬浮和沉降使部分泥沙颗粒进入或脱离悬浮状态必然导致悬沙级配的变化,悬沙级配的时空变化蕴含着再悬浮和沉降的重要信息。根据实测悬沙粒度特征,利用悬沙级配反演了再悬浮和沉降过程,分析了悬沙级配特征及其动力响应,定量计算了底层中粗粒级再悬浮量。结果表明,连云港近岸海域悬沙级配变化在潮周期内表现为细颗粒主峰的波动变化和粗颗粒小峰的出现和消失。统计发现不同站位大部分细颗粒主峰峰值位于7phi,随时间的变化,级配曲线偏向粗方向或者偏向细方向,粗颗粒小峰峰值通常发生在4phi以下。悬沙级配曲线的变化是水动力作用下泥沙再悬浮和沉降的结果,粗峰为底层沉积物再悬浮的具体表现,据此估算出粗颗粒在底层再悬浮量。 4.提出一个波流共同作用下底切应力的简化表达式,并利用底切应力法分别计算了潮致再悬浮通量、浪致再悬浮通量和波流共同作用下的再悬浮通量。结果表明,波流共同作用下的再悬浮通量变化范围大于潮致再悬浮通量和浪致再悬浮通量变化范围,但不是两者的简单叠加。 5.波浪与悬沙浓度的关系表明,悬沙浓度的变化趋势和波高变化趋势基本一致,两者有一定的时间滞后,悬沙浓度的周期性变化受潮流周期变化影响显著,波浪作用使悬沙浓度的周期性变化与潮流周期性变化之间的规律变差。 6.通过三维悬沙数值计算,探讨了不同动力因素与悬沙浓度变化之间的相互关系,研究了波浪掀沙、潮流输沙这一过程中的泥沙再悬浮及其机制,分析了波浪作用对沉积物再悬浮的影响。结果表明,连云港近岸海域潮流和波浪都能导致底部沉积物再悬浮,波浪因变形对近岸泥沙的再悬浮作用显著,是将床面泥沙掀起的主要动力。 这些研究较为系统地展现了连云港近岸海域沉积物再悬浮过程及其悬沙动力行为,取得了一些定量结果和一些新的认识,揭示了有关机制,科学地解释了一些区域自然现象,丰富了陆海相互作用过程和现代沉积动力学理论,对海洋开发和工程实践也具有科学指导意义。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P736.21

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈沈良;李向阳;俞航;谷国传;;潮流作用下洋山港水域悬沙和底沙的交换[J];海洋学研究;2008年01期
2 张忍顺;苏北黄河三角洲及滨海平原的成陆过程[J];地理学报;1984年02期
3 陈沈良,张国安,杨世伦,虞志英;长江口水域悬沙浓度时空变化与泥沙再悬浮[J];地理学报;2004年02期
4 谷国传,胡方西;我国沿海近岸带水域的悬沙分布特征[J];地理研究;1989年02期
5 张忍顺,陆丽云,王艳红;江苏海岸侵蚀过程及其趋势[J];地理研究;2002年04期
6 李国胜;王海龙;;黄河入海泥沙悬移输送机制的控制试验[J];地理研究;2009年03期
7 万新宁,李九发,何青,沈焕庭;国内外河口悬沙通量研究进展[J];地球科学进展;2002年06期
8 张玮;李醒;解鸣晓;唐磊;;连云港外海含沙量推求及航道回淤预测[J];中国港湾建设;2008年03期
9 陈乐平;从遥感信息看连云港西海堤工程的隐患[J];国土资源遥感;1990年02期
10 杨作升,J.D.米利曼;长江入海沉积物的输送及其入海后的运移[J];山东海洋学院学报;1983年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 王建峰;波流共同作用下悬沙浓度垂向分布的研究[D];天津大学;2004年
2 朱凌;连云港市海水养殖环境变迁特征研究[D];天津师范大学;2006年
3 郑运霞;浪流共同作用下的三维悬沙数值模拟[D];中国海洋大学;2008年
4 杨晓东;乐清湾悬沙输移特性研究[D];浙江大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贝荣塔;王乐;郑才庆;张叶新;;污染底泥砷解吸规律研究[J];现代农业科技;2010年06期
2 王华;逄勇;谢飞;;感潮江段影响的湖库水文、水质及泥沙基本特征[J];安全与环境学报;2007年03期
3 田家怡;谢文军;孙景宽;;黄河三角洲贝壳堤岛脆弱生态系统破坏现状及保护对策[J];环境科学与管理;2009年08期
4 杨先祥,徐兴建,宇传华,潘庆燊,张威,熊正安;钉螺和螺卵静水沉降及运动方式的实验研究[J];动物学杂志;1994年06期
5 徐兴建,杨先祥,刘建兵,李小平,张威,熊正安;钉螺静水沉降试验及其沉速公式的建立[J];动物学杂志;1997年06期
6 马蔼乃;遥感信息模型与地理数学[J];北京大学学报(自然科学版);2001年04期
7 林官明,叶文虎;防风网泄流区湍流的子波分析[J];北京大学学报(自然科学版);2003年05期
8 王华;王晓;张甦;;浅水湖泊水生植被恢复判别模型研究与应用[J];北京工业大学学报;2012年01期
9 陈奇伯;解明曙;张洪江;;森林枯落物影响地表径流和土壤侵蚀研究动态[J];北京林业大学学报;1994年S3期
10 谢修齐,沈寿长;一种采用输移浓度为主要参数的泥石流流量计算新方法[J];北京林业大学学报;2000年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张硕;卢璐;孙满昌;张虎;;海州湾海洋牧场示范区海域沉积物中重金属生态风险分析[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
2 张庆丰;陈国平;;波浪作用下开孔混凝土护面板浮托力研究[A];中国土木工程学会港口工程分会第七届港口工程技术交流会论文集[C];2011年
3 王婷;;国外海洋潜标系统的发展[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
4 江文胜;孙文心;苏健;;渤海悬浮物输运的动力模型和数值研究[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
5 于玉贞;谢立全;孙逊;;渗流作用下的江河岸坡冲刷变形分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
6 茹荣忠;;舟山蛏子港深水网箱养殖环境分析[A];全国畜禽和水产养殖污染监测与控制治理技术交流研讨会论文集[C];2008年
7 邓孺孺;秦雁;;珠江三角洲水库水质遥感监测研究——以梅州水库和流溪河水库为例[A];全国国土资源与环境遥感应用技术研讨会论文集[C];2009年
8 王冬梅;程和琴;周丰年;杨忠勇;和玉芳;吴敬文;;近岸沙波分布区桥墩局部冲刷深度的估算[A];第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集[C];2009年
9 杨昊;;辽宁滨海公路潮差侵蚀路段路基顶面标高的推算方法[A];第十届中国科协年会论文集(四)[C];2008年
10 赵志舟;周华君;;川江弯曲分汊河段卵石浅滩航道整治技术研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 房殿荣;黄河下游堤防溃口土体的冲刷性能[D];郑州大学;2010年
2 郭颂歌;浅水流动及其挟沙状态下的数值模拟[D];大连理工大学;2010年
3 康万军;波浪经过斜坡潜堤后的传播变化规律研究[D];长沙理工大学;2010年
4 侯斌;低水头航电枢纽泄水闸下游局部冲刷问题研究[D];长沙理工大学;2010年
5 邱国强;春季黄海水体太阳辐射传输及加热率空间分布特征[D];中国海洋大学;2010年
6 代伟;海洋环境条件设计参数推算模型不确定度研究[D];中国海洋大学;2010年
7 魏俊峰;黄河下游颗粒物中磷的赋存形态及输送通量研究[D];中国海洋大学;2010年
8 蒋立;二维水污染问题的数值模拟[D];中国海洋大学;2010年
9 刘会欣;黄河三角洲不同粘粒含量粉土的动力特性研究[D];中国海洋大学;2010年
10 王俊鹏;黄河三角洲沉积物团聚体影响因素及其稳定性的研究[D];中国海洋大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周毅,杨红生,毛玉泽,袁秀堂,张涛,刘鹰,张福绥;桑沟湾栉孔扇贝生物沉积的现场测定[J];动物学杂志;2003年04期
2 马桂云;严少华;韩士群;唐婉莹;;鱼塘生态系统中重金属的迁移转化特征研究[J];水产科学;2006年01期
3 夏军强,王光谦;剖面二维悬移质泥沙输移方程的分步解法[J];长江科学院院报;2000年02期
4 陈吉余,陈沈良,丁平兴,杨世伦;长江口南汇咀近岸水域泥沙输移途径[J];长江流域资源与环境;2001年02期
5 杨世伦,赵庆英,丁平兴,谢文辉;长江口拦门沙河槽季节性冲淤的主控因子探讨[J];长江流域资源与环境;2001年03期
6 张运林,秦伯强,陈伟民,罗潋葱;太湖水体中悬浮物研究[J];长江流域资源与环境;2004年03期
7 朱慧芳;河口切变锋引起的滩槽泥沙交换效应[J];长江流域资源与环境;1995年01期
8 程伍群,陈红;河口海岸区潮流波浪联合输沙的理论及数学模型[J];河北农业大学学报;1997年03期
9 朱永其,曾成开,冯韵;东海陆架地貌特征[J];东海海洋;1984年02期
10 逢自安;浅谈冰后期海侵以来的东海海岸砂源[J];东海海洋;1984年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 董双林;李德尚;潘克厚;;论我国海水养殖业的可持续发展——养殖环境问题[A];第二届全国海珍品养殖研讨会论文集[C];2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 杨文东;武汉市大气环境质量评价模糊数学模型的研究[D];武汉理工大学;2002年
2 易晓蕾;我国海洋环境监测工作发展的对策研究[D];中国海洋大学;2003年
3 梁湘波;海洋功能分区方法及其应用研究[D];天津师范大学;2005年
4 王海棠;黄海湍流混合特征研究[D];中国海洋大学;2006年
5 姜大荣;乐清湾潮波变形特点及其数值模拟分析[D];浙江大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李伯根,许卫忆,陈耕心;乐清湾悬沙的浓度分布与运移[J];东海海洋;1992年01期
2 杨晓顺;瓯江悬沙的粘土矿物[J];海洋通报;1995年03期
3 李华军,梁丙臣,李东永,李磊岩;悬对沙Mellor-Yamada海洋边界层模型计算结果的影响[J];海洋科学;2004年01期
4 赵洪波,钱敏;江苏如东附近海域泥沙运动遥感分析[J];水道港口;2004年01期
5 梁文,黎广钊;应用遥感技术分析钦州湾悬沙的动态特征[J];海洋通报;2002年06期
6 梁文,黎广钊;应用遥感技术分析廉州湾悬沙的动态特征[J];地理学与国土研究;2002年02期
7 谷国传,胡方西,宋元平;三门湾的悬沙分布和输移特性[J];东海海洋;1991年03期
8 徐宏明;天津港港内水沙分布特征值分析[J];水道港口;2000年01期
9 车越,何青,林卫青;高浊度河口颗粒态重金属分布特性[J];海洋环境科学;2003年01期
10 窦希萍,李来,窦国仁;长江口全沙数学模型研究[J];水利水运科学研究;1999年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵连军;江恩惠;程春锋;黄晓霞;;悬移质泥沙和床沙交换规律研究现状述评[A];第五届全国水动力学学术会议暨第十五届全国水动力学研讨会文集[C];2001年
2 王晓纯;王永学;吴今权;;数值模拟人工岬角对海岸演变的控制作用[A];第十八届全国水动力学研讨会文集[C];2004年
3 罗肇森;张晓艳;;风浪流共同作用下海岸泥沙输移和港口航道选择[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
4 胡嘉镗;李适宇;;珠江三角洲河网与河口区水沙年通量及其收支[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第一卷)[C];2009年
5 陆永军;左利钦;王红川;李浩麟;;风浪作用下河口航道骤淤的模拟[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
6 王珊珊;谢亚力;史英标;;港池疏浚过程中悬浮泥沙扩散输移的数值模拟[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(中)[C];2011年
7 许江;赵绍华;胡毅;王立明;李海东;房旭东;;近岸海域水下文化遗产探测与保护技术体系研究[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
8 李晶;张玉梅;程磊;;山东省近岸海域水质现状及变化趋势研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
9 陈克亮;陈朝华;吴海燕;;欧盟近岸海域生态状况综合评价方法[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
10 吴媛娜;;营口近岸海域水质污染现状与防治对策[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 吴志刚;我区近岸海域自动监测预警体系建设全国领先[N];法治快报;2009年
2 昌苗苗 李莉梅 陈代红;广西建近岸海域监测站[N];中国环境报;2009年
3 记者 徐伯元;辽宁近岸海域海水 环境质量较好[N];大连日报;2010年
4 记者 张丽华;全市河流及近岸海域水质等纳入环保考核[N];威海日报;2010年
5 记者 章轲;守护海洋[N];第一财经日报;2010年
6 李丹 王聪彬;重现碧海[N];中国化工报;2002年
7 记者 昝爱宗;宁波近岸海域污染加重[N];中国海洋报;2002年
8 汤忠民;福建近岸海域污染有扩大趋势[N];中国海洋报;2004年
9 记者卢新宁;近岸海域水质污染减轻[N];人民日报;2003年
10 本报记者 李新雄;既要大开发又要保持碧海蓝天[N];广西日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张存勇;连云港近岸海域沉积物再悬浮及悬沙动力研究[D];中国海洋大学;2011年
2 梁丙臣;海岸、河口区波—流联合作用下三维悬沙数值模拟及其在黄河三角洲的应用[D];中国海洋大学;2005年
3 严冰;粉沙质海岸泥沙运动及航道淤积机理研究[D];天津大学;2009年
4 聂红涛;近岸海域水环境综合管理中的若干基础问题研究及应用[D];天津大学;2010年
5 何为;珠江河口分汊机制及其对排洪和咸潮上溯的影响[D];华东师范大学;2012年
6 吴海燕;近岸海域生态质量状况综合评价方法及应用研究[D];南京大学;2012年
7 于宁;我国核电站近岸海域环境功能区若干问题研究[D];中国海洋大学;2010年
8 蒋陈娟;长江河口北槽水沙过程和地貌演变对深水航道工程的响应[D];华东师范大学;2012年
9 金海燕;近百年来长江口浮游植物群落变化的沉积记录研究[D];浙江大学;2009年
10 季仲强;近岸海域氮磷污染生态修复与大型海藻生物能源提取研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹慧江;长江河口枯季三维流场悬沙数值模拟[D];华东师范大学;2005年
2 李文丹;复杂河口海岸地区水动力数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
3 冀自青;振荡流悬移质输沙规律研究[D];天津大学;2010年
4 杜家笔;南黄海辐射沙脊群沉积物输运与地貌演变[D];南京大学;2012年
5 许晟轶;广西重点港湾流场和悬浮泥沙输移数值模拟[D];华东师范大学;2010年
6 蔡林芳;粉砂质泥沙运动特性的实验研究与数值模拟[D];天津大学;2010年
7 罗艺;长江河口悬沙和沉积物磁性特征及其与流域泥沙的比较[D];华东师范大学;2010年
8 于炜;渤海表层悬浮物分布变异规律的研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
9 刘辉;黄河水下三角洲沉积物再悬浮通量研究[D];中国海洋大学;2011年
10 陈婷;大伙房水库三维水沙输移模拟研究[D];大连理工大学;2012年
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