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基于Rouse方程的河口海岸水域泥沙垂线浓度分析

2012-10-12朱文谨潘锡山

河海大学学报(自然科学版) 2012年2期
关键词:质量

朱文谨,潘锡山,孙 杰

(1.淮海工学院土木工程学院,江苏连云港 222006;2.河海大学物理海洋研究所,江苏 南京210098;3.国家海洋局东海信息中心,上海 200041)

河口海岸泥沙问题难于河流泥沙问题在于其动力条件由恒定流变为非恒定流,动力因子由单纯水流作用变成更为复杂的不同时空尺度动力因子的耦合作用,泥沙类型由粗颗粒泥沙变为输运过程更加复杂的细颗粒泥沙或黏性泥沙.用于描述泥沙垂线分布的Rouse方程在河口海岸地区的应用较为广泛[1-5],其表达式如下:

式中:c(z)——z处泥沙质量浓度,kg/m3;ca——参考点 z=a处泥沙质量浓度,kg/m3;h——水深,m;ωs——泥沙沉降速度 ,m/s;κ——卡门常数 ;u*——摩阻流速,m/s.

基于Rouse方程成立的前提,其在河口近岸水域使用有着严格的限制,但考虑到该方程物理概念清晰、形式简单,所以许多学者在河口近岸水域常采用该方程或类似的形式确定泥沙浓度垂线分布以及悬沙沉降速率.需要强调的是,使用此种方法时人们常常对Rouse方程的适用条件分析较少,造成对野外监测数据的筛选不严格,以至于对得出结果的可靠性产生质疑[6-12].

对于非恒定流条件、多动力耦合的细颗粒泥沙浓度垂线分布,采用泥沙运动力学理论结合统计学方法进行多元统计分析似乎较适宜.本文拟将泥沙浓度看作随机变量,借助Rouse方程采用多元线性回归方法给出垂线泥沙浓度的计算公式.

1 海安湾区域概况

海安湾位于琼州海峡的北部岸线,海底淤泥层主要是本海岸风化及位于海安湾顶……

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