浪流联合作用下潮滩沉积动力过程的高分辨率数据采集与分析

使用MIDAS-400用户化数据采集系统在江苏王港潮滩进行了现场观测,获取了多层位的流速和悬沙浓度的同步数据,并将高分辨率的压力波动记录转换为波浪数据.分析结果表明:潮滩区域的表观粗糙长度远大于底床沉积物粒径量级,接近于沙纹高度;浪流联合作用产生的底部切应力大于单纯的潮致切应力,是导致紊动混合作用和再悬浮作用加剧的主要因素;潮周期内观测到多个悬沙峰值,主要与涨潮前锋的水体强烈紊动和再悬浮有关,平流作用、极端天气状况(如暴雨、强风)也是不可忽视的重要因素;在涨潮或落潮时间异常延长、水流成为准单向流的较长时段内,可产生较大的悬沙净输运量.研究表明,MIDAS-400系统可以实现浪流联合作用下的潮滩水动力和沉积动力特征的高分辨率观测,所获数据适用于物质输运过程和机制的分析.

浪流作用下多船并排锚泊运动量和锚泊力研究

采用物理模型试验方法,对波浪和水流单独和联合作用下,小尺度渔船单船艏艉锚泊和多船并排艏艉锚泊时各船的运动量和锚泊力进行研究,重点分析了90°横浪横流和0°顺浪顺流两个方向锚泊时流对各船运动量和锚泊力的影响程度。研究结果表明,90°浪流作用时单船的横摇角度同纯浪作用时相比减少30%~60%,多船时各船横摇角度减少10%~70%;当波浪入射周期接近单船横摇周期时,浪流作用下单船的锚泊力约为纯浪作用结果的1.11倍,且随着波浪入射周期的继续增大,流的影响明显增大。0°浪流作用时,并排锚泊渔船各船的纵摇角度同纯浪作用相比减少20%~40%,而各船锚泊力则为纯浪作用结果的1.6~10.0倍,但仍小于90°浪流作用时的对应值。因此,当港内存在浪流同向作用时,建议尽量以0°方向并排锚泊渔船;如果确需90°方向锚泊时,应加强迎浪侧和背浪侧渔船的缆绳强度并关注背浪侧渔船的运动量情况。

台风期间长江口南槽近底部沉积动力过程

2017年10月在超强台风"兰恩"发生期间,使用三脚架坐底观测系统在长江口南槽进行了15个潮周期的大潮-小潮的连续观测,获得高精度的盐度、波浪和近底部沉积动力数据。分析表明:台风期间的浪流联合作用控制着南槽的沉积动力过程,实测最大波高为2.1 m,波浪对提高底床切应力有显著贡献;波浪存在明显的涨落潮变化,涨潮阶段有效波高是落潮的1.5~2.7倍,导致涨潮时波浪切应力显著大于落潮;台风对南槽的潮流过程和盐淡水混合程度有明显影响,西北风会抑制涨潮流速并增强水体层化;台风使南槽悬沙浓度显著提高,台风后期近底悬沙浓度高达10 kg/m^(3),底床上出现厚度超过1.15 m的浮泥层。

沉积物入海通量减少背景下长江水下三角洲活动性研究

沉积物的活动性是指在一定时段内海底沉积物处于运动状态的时间占总时间的百分比。从全世界范围来看,长江是流域建坝蓄水拦沙导致入海沉积物通量锐减的典型案例。在此背景下,长江口及其邻近海域的沉积物活动性不仅关系到长江水下三角洲的地貌演化,还影响上海及周边地区的海岸稳定性。基于2019年3月和10月在长江水下三角洲采集的表层沉积物样品和箱式样沉积物样品,以及2019年7月在长江水下三角洲前缘区获得的水动力观测资料,使用临界起动剪切力测量仪(CSM)测量沉积物临界起动剪切应力、并与理论计算值进行对比,研究长江水下三角洲的沉积物活动性,获得以下认识:(1)CSM测量值与理论计算值接近,可以用来反映沉积物的临界起动特征。(2)分析不同季节采集的样品发现,CSM测量的临界起动剪切应力平均值在夏季比冬季低,提示洪季的表层沉积物具有更为松散的结构,容易遭受侵蚀而处于活动状态。(3)夏季浪流联合剪切应力随涨潮而减小、随落潮而增大,在全日潮周期内沉积物活动性超过60%;对冬季情境的模拟计算显示,表层沉积物活动性与夏季相当。(4)与三峡大坝建成前相比,当前长江水下三角洲沉积物的粒径更粗,沉积物的可起动性更低,抗侵蚀性略有增加。