基于ADCP测量的长江口推移质运动速度研究

利用ADCP测量底床推移质运动是近年来水下泥沙研究的新动向。长江河口南港和北港为粉砂-细砂质河床,采用ADCP定点观测方法对其底床推移质运动速度进行研究。结果表明:近底高浓度悬沙对ADCP现场监测推移质运动可能存在一定的影响,但是其影响不随近底悬沙浓度和厚度的变化而变化;床沙普遍运动是利用ADCP底跟踪方法在野外现场监测推移质运动速度的适用条件;南港床沙普遍运动的临界起动流速为1.0m/s,北港床沙普遍运动的临界起动流速为0.9m/s;在满足床沙普遍运动条件下,Va与τsk的2.1次呈幂函数相关,满足水槽实验研究中两者相关性的结果。说明利用ADCP方法估算推移质运动速度合理有效,可用作底沙输运机制现场研究。

基于ADCP的长江口推移质运动遥测技术研究

利用ADCP底跟踪技术遥测了长江河口北港段推移质运动过程,并对推移质运动状态进行了分段研究。结果表明:无推移质运动状态下,测量误差主要受近底悬沙影响,推移质流速沿水流方向被高估;部分推移质运动状态下,推移质运动视速度与垂线平均流速呈指数相关;普遍推移质运动状态下,两者线性相关显著,且推移质运动速度误差将随流速变化而改变,测量精度主要受脉冲长度和近底悬沙影响。基于ADCP测量数据的推移质单宽输沙率公式合理有效,可以用于河口推移质输沙率的快速定量。

基于泥沙状态概率的推移质输沙率公式

在Einstein床沙和推移质泥沙交换分析的基础上,考虑泥沙起悬对泥沙交换过程的影响,改进前人对泥沙交换现象的处理方法,得到了新的泥沙状态概率计算式;基于床面泥沙相对暴露度概念,计入床面泥沙随机分布特性,采用滚动模型,得到了泥沙起动概率;比对分析各家推移质泥沙运动速度公式,选择了更为合理的推移质运动速度计算方法,得到了新的无黏性均匀推移质泥沙输沙率公式。实测资料验证表明,该公式不仅与Meyer-Peter的实验资料符合良好,且对于低强度输沙情况,也具有较高的计算精度。

斜坡上的推移质输沙率公式

为了获得理论更全面、应用范围更广的推移质输沙率公式,基于数理统计方法及力学分析方法,借鉴Engelund推移质输沙率模型,研究了斜坡上推移质输沙率问题。在分析斜坡上泥沙颗粒受力的基础上,考虑了水流近底作用流速的随机性及床面上泥沙颗粒分布的随机性,推导出了斜坡上泥沙起动概率;探讨改进了单位床面上泥沙颗粒数和推移质运动速度的计算式,得到了文中推移质输沙率公式。采用不同坡度的实测资料进行验证,并与其他经典公式计较,结果表明,在不同坡度的情况下文中公式都有较好的适用性,且精度较高。