江苏辐射沙洲水道含沙量变化动力响应.pdfVIP

泥 沙 研 究 2010年 l0月 JournalofSedimentResearch 第 5期 江苏辐射沙洲水道含沙量变化动力响应 吴德安 ，马林艺 (1．河海大学 港 口海岸与近海工程学院，江苏 南京 210098 2．河北管理干部学 院 信息工程系 ，河北 石家庄 050031) 摘要 ：以辐射沙洲海域两个潮周期的风速 、水、沙实测资料为例 ，利用小波分析和最大熵功率谱分析结合的方 法揭示了潮流水道流速 、水深、风速 、各层含沙量 5个层次的小波分析信号的频谱关系和相位关系。对水体各 层含沙量的潮过程中的各频段信号进行 了分析 ，明确 了其响应变化机制。潮流水道水体含沙量与风速 、流速 、 水深的变化存在着复杂的响应关系。潮流水道悬沙含量 的变化与风速 (风浪)、流速 、水深都有关系 。涨落潮 流 的不对称性，水体背景含沙量 ，水流紊动 ，重力作用 ，响应延迟效用都影响着各层悬沙在潮动力过程 中的悬 浮与沉降过程。在不同的小波分析层次上的流速 、水深、风速对水体含沙量变化所起的相对作用大小是不 同 的。在同一小波分析层次中的流速 、水深、风速分别对不 同水层的含沙量变化所起的相对作用大小也是不 同 的。含沙量的高频变化主要是水流流速的变化起作用。从风速和流速的频谱结构上来看 ，风速与水流之间有 耦合响应关系，风速对含沙量变化起作用是通过影响潮流流速和产生波浪进行的。动力强迫与含沙量响应并 不是线性对应的，而是具有非线性 的特征 。 关键词 ：辐射沙洲 ；潮流水道 ；含沙量；流速 ；小波分析 ；最大熵谱分析 中图分类号 ：P731．23 文献标识码 ：A 文章编号 ：0468—155X(2010)05-0032-09 1 研究背景 南黄海辐射沙脊群是浅海大陆架 巨型海底地貌组合体 ， 由潮流沙脊 、古河道沙体、后期侵蚀堆积沙体三部分组成 ，是 低海平面古长江在苏北人海时的堆积体受辐合潮波改造而 成。研究表明辐射沙脊既是 以潮流动力为主的堆积体，同时 有波浪作用参与，使沙体宽大 ，与单纯的线性潮流脊 的成因有 明显区别 。南黄海辐射沙洲海域 。是南黄海旋转潮波系 统与东海前进潮波系统相遇之处。据实测资料 ，南黄海西南 部同时存在着辐射状潮流场 ，表现为半 日潮流椭 圆长轴方 向 指向掠港 ，即以掠港为顶点，涨潮时向顶点辐聚 ，落潮 时向海 域辐散的动力格局。 《条子泥促淤并陆工程试验研究》课题对图 1所示的辐射 沙洲海域主槽和 中心沙滩水道 的潮流、泥沙在中潮期 间进行 图 1 沙洲形态与站位图 了多站位准同步测量。即分别于 1998年秋季在中心沙洲外 围 Fig．1 Configuration ofshoals 水道和2000年5月份在中心沙洲水道进行 了图 1所示的 33 andobservationstations 个站次的水流 、含沙量两个潮周期 的准同步时序测量，以对这 收稿 日期 ：2008-07-31 基金项目：水利部公益性行业科研专项经费(200701026)；河海大学科研启动经费 资助 作者简介 ：吴德安(1968一)，男 ，江苏徐州人 ，博士 ，主要从事海岸动力方面的数值模拟工作 。 32 一 潮流相汇系统的水文动力作进一步的分析 。以此为基础，对所在水道的水体含沙量动力响应过程进 行研究。 2 测量与分析方法 潮流流速测量方法 ：采用重庆水文仪器厂生产的ZSX一3型直读流速流向仪对潮流流速、流向进行 连续两个潮周期 (25小时)的分层的整点时刻测量 ，测量时间问隔为 1小时。测量方法和层次为 ：水深 小于 1．5m的测一层 (在0．6h处 ，h为实际水深)；水深在 1．5m及 2m之间时测两层 (水表面 以下0．5m 处 ，底床上0．5m处)；水深h介于2m～4m时测三层 (水面以下0．5m，0．6h，底床上