盐度波动对水体中污染物在水沙界面迁移的影响

由于长江口河口在径流和潮流双重作用下,时常有盐水入侵现象的发生,且有长期存在的枯季“咸潮上溯北支倒灌进入南支”现象,因此盐度因子是影响水源地水质的重要因子之一.为保障用水安全以及精准预测水源地水质变化,本研究开展盐度波动对氨氮和总磷在水沙界面运移影响研究.结果表明,对于氨氮而言,水流扰动强度和盐度两者的影响效果可以同时提升其在泥沙颗粒相的吸附量,其中盐度的影响效果优于水流扰动强度;当盐度过高时,水沙分配系数随扰动强度增长呈抑制的趋势更明显.对于总磷而言,水流扰动强度和盐度两者的影响效果难以同时体现并解析,即当盐度为主要影响因素时,水流扰动强度对吸附量的影响基本可以忽略,反之亦然.

近岸海域水沙界面通量与水流挟沙力研究

近岸海域的波浪、潮流及海流等动力因素具有周期性和时间、空间尺度差异大的特点,在综合考虑各动力因子的联合作用时具有较大的难度。本文根据平动动能叠加原理给出了一种近岸动力因子的表达形式,并提出了海洋波动有效速度的概念,结合水沙界面处泥沙通量的切应力与挟沙力关系,得到了水流挟沙力的新的计算公式。指出了水流挟沙力与水流临界速度有关,并且该水流临界速度随水深的增大及相对糙率的减小而增大。采用近岸实测数据和模拟结果,对本文的近岸水流挟沙力公式进行了验证,结果表明该公式的计算值与实测值吻合较好,可以适用于近岸海域。

水沙交界面冲刷与淤积的同步性探讨

在悬沙与底床泥沙的交换过程中,冲刷的同时是否伴随着悬沙的淤积,这对于了解水沙交界面泥沙通量至关重要,冲刷和淤积的具体过程值得进一步探讨。本文分析总结了几个系列实验,包括经典的Krone、Mehta、Partheniades等的实验,并从近底泥沙通量的几个不同提法出发,分析各自所描述的冲刷和淤积过程,结合Sanford等在一些河口、海湾的分析,认为近底水沙交界面附近,不论非粘性粗颗粒泥沙还是粘性细颗粒泥沙,冲刷和淤积同时发生。利用再悬浮过程解释细颗粒泥沙冲刷与淤积过程同时发生的问题,从而进一步完善近底泥沙交换现象的物理图谱。

三角形河床形态对潜流交换作用的影响

为揭示交错三角形河床影响下的潜流交换机理,利用Fluent和COMSOL软件构建了三角形河床地形影响下的地表水-地下水流动的数学模型,并采用试验数据对模型模拟的地表水流速进行了验证,分析了水沙交界面的流速与压力分布和潜流交换区与缓流区的流速分布等。结果表明,河床几何形态促使水沙交界面形成了高低压交错分布的情况,强烈影响着水沙交界面和潜流带的流速分布及大小。波峰上游侧为下降流区域,波峰下游侧为上升流区域。潜流交换区的横向流速与纵向流速分量分别形成了一条"缓流带",其相交区域为潜流交换区的缓流区,缓流区的位置随着三角形河床波峰的位置而变化。研究成果可为三角形河床地带的工程建设提供参考。