江苏大丰潮滩潮流边界层特征研究

2003年7月中小潮期间使用MIDAS-400用户化数据采集系统在江苏大丰潮滩上进行了垂向多层位同步的流速和悬沙浓度观测。根据观测资料研究了潮流作用下的潮滩底部边界层过程，结果表明，观测地点的潮汐不对称现象十分明显，落潮流速、历时和输水输沙量皆明显大于涨潮；在潮周期内的多数时间里流速剖面符合对数分布，但在风力较强、水流快速增加和流速缓慢的情况下，流速剖面常偏离对数分布；悬沙颗粒垂向混合均匀，悬沙浓度剖面符合Rouse公式；落潮时的底部切应力和摩阻流速明显大于涨潮，摩阻流速与各水层流速通常有较好的线性关系；滩面糙度主要与沙纹形态和推移质运动强度有关，它与摩阻流速存在密切关系；悬沙浓度具有明显的减阻效应，受其影响，摩阻流速和底部切应力分别减小了28％-41％和40％-62％。

江苏大丰潮间带粉砂滩的潮流边界层特征

对江苏大丰潮间带粉砂滩的潮流观测数据，运用 Karman-Prandtl 模型分析了流速对数剖面的出现频率和边界层参数 (摩阻流速与粗糙长度)。结果表明，不同时间尺度 (101～103 s) 的平均流速对计算 u-ln z 线性关系出现频率的影响不大，而不同层位组合的影响较为显著。影响流速对数剖面分布的自然因素为波浪、风、潮流旋转、表底层流向差异、滩面坡度和水流加减速等。相邻层位的流速在时间序列上存在很高的线性关系，回归直线的斜率与水层距底床的高度、粗糙长度和摩阻流速有关。涨潮阶段床面粗糙长度大于落潮阶段，涨潮阶段摩阻流速小于落潮阶段。

台风期间厦门湾潮流边界层特征研究

本文基于2007年8月圣帕台风影响台湾海峡期间的厦门湾垂向海流流速剖面观测资料,运用Karman-Prandtl模型统计和分析了流速对数剖面的出现频率和边界层参数(摩阻流速与粗糙长度).结果表明流速剖面满足对数分布出现频率都超过50%,但进行内部一致性原则分析后,流速剖面满足对数分布情况均不足30%.造成流速剖面偏离对数分布的因素主要有:台风、径流、流速加减速、水体分层、底床结构、海底悬沙浓度等等.台风期间的摩阻流速和粗糙长度都大于非台风期间的数值.

强潮环境下悬沙对底部边界层的影响

对杭州湾金山深槽附近两个定点站位的大潮期间同步水文、泥沙观测结果进行了粉砂分布区再悬浮效应的分析,提出了根据再悬浮过程反演底床切应力的新方法。研究结果表明,在强潮动力、高悬沙质量浓度环境下,即使无密度成层性,悬沙质量浓度对底部边界层的影响仍然存在,表现为底部切应力的减小。在这一条件下,如仍然采用卡门-普朗特模型(κ=0.4),则估算的底部切应力将大大高于实际的数值。

珠江虎门河口洪季潮流近底边界层水流结构研究

研究河口近底边界层水动力结构对进一步研究河口地区水流能量耗散和物质输运具有重要意义,2006年7月26-28日在珠江虎门口采用ADV、ADP及OBS和CDT组合置底支架观测系统对近底边界层水流、泥沙和温盐度进行了水下定点观测,本文通过分析流速观测数据,对该潮汐河口近底边界层的水流结构、阻力特性和紊动尺度进行研究,结果表明除憩流附近外,近底边界层内时均流速分布均可采用对数剖面,摩阻流速值与时均流速基本成正比,平均摩阻流速为0.014m/s,粗糙长度为0.09mm,切应力梯度为0.426N/m^2·m; 脉动流速统计分析结果符合典型潮汐河口底边界层的紊动特点,距床面0.15m处,落急时刻宏尺度紊动的时间尺度和长度尺度分别为3s和0.06m; 垂向脉动分速以及瞬时雷诺应力自相关分析表明转流附近时段的湍流主要以低频大尺度紊动为主。测量分析结果可为下一步研究近底边界层泥沙运动提供依据,并为数值模拟计算提供水动力分析条件和特征参数。

长江口浑浊带核心区北槽水动力特征研究

本文根据2015年长江口洪季浑浊带水域座底三脚架全水深范围观测数据,对北槽中下段纵横向流、余流结构、边界层特征等进行了深入研究,结果显示:(1)大潮潮流矢量特征在垂向上的变化差异最为显著;北槽中下段水流出现明显的横向输移,指向航槽北面;(2)横向流速在大潮期间的变化(垂线平均)为-0.10～0.39 m/s,小潮期间的变化为-0.13～0.25 m/s;横向平流对于北槽纵向物质输运有显著调整作用;(3)余流垂向差异大,底部几乎为0,小潮期间余流更强;周期性再悬浮的细颗粒泥沙可作为北槽最大浑浊带的重要物质来源;(4)传统六点对数流速拟合法获得摩阻流速误差较大,近底1 m区域高分辨流速剖面是准确获取底边界层参数的有效途径。