長江口非均勻懸沙濃度垂線分布.pdf

1、長江作為中國最長的河流，和京杭大運(yùn)河一起被稱為中國的兩條“黃金水道”。長江口常年豐水多沙，下游航道淤積嚴(yán)重，阻礙航行。1998-2010年，國家分三期工程先后對長江口深水航道進(jìn)行治理，實現(xiàn)南港-北槽12.5m通航水深目標(biāo)。然而近年來航道仍存在較大回淤量，維護(hù)費(fèi)用高。本文旨在研究長江口非均勻懸沙濃度垂線分布，為分析其常態(tài)回淤原因提供幫助。
　　利用Jasmund-Nikurads對數(shù)流速分布和修正的紊動擴(kuò)散系數(shù)，通過求解泥沙一維對流

2、擴(kuò)散方程獲得了非均勻懸沙濃度垂線分布的理論公式。在沉降速度中引入修正系數(shù)，結(jié)合Larson假設(shè)修正懸沙紊動擴(kuò)散系數(shù)，同時以床面平衡濃度作邊界條件，避免了Rouse公式水面含沙濃度為零和床面為無窮的不足，精度也有所提高。隨著懸沙顆粒相對粒徑的增大，懸沙分布更集中在河床附近且曲線梯度增大，同時，公式對均勻沙情形有自適應(yīng)性。懸沙濃度分布隨著懸浮指標(biāo)的減小趨于均勻，當(dāng)懸浮指標(biāo)Ai=2時，懸沙顆粒主要集中在床面至0.2倍水深范圍，當(dāng)懸浮指標(biāo)Ai=

3、0.01時，懸沙顆粒沿整個水深方向近乎均勻分布。
　　將懸沙濃度與流速之積沿水深方向積分獲得非均勻懸沙單寬輸沙率公式，公式為顯式形式，無需通過數(shù)值積分即可求解。公式考慮了近底層輸沙率對總輸沙率的影響，近底層輸沙率與總輸沙率之比即相對輸沙率跟懸浮指標(biāo)成正比，當(dāng)懸浮指標(biāo)等于2時，相對輸沙率為30％左右。相對輸沙率與相對粒徑（Di/Dm）成正比，相對粒徑大于3以后，相對輸沙率可達(dá)25％以上，忽略近底層輸沙將會對總輸沙率產(chǎn)生較大影響。作者

4、認(rèn)為，在相對輸沙率所占比重小于5％的情況下，近底層輸沙率對總輸沙率的影響可不予考慮。經(jīng)計算，長江口懸浮指標(biāo)大于0.15時，應(yīng)考慮近底層輸沙對總輸沙的貢獻(xiàn)。
　　長江口深水航道懸沙濃度全潮周期內(nèi)出現(xiàn)兩次峰值。漲、落急后平衡時刻懸沙濃度垂線分布較漲、落憩后平衡時刻均勻。漲急后平衡時刻濃度分布不及落急后平衡時刻均勻。大潮期平衡時刻的懸沙濃度分布較小潮期均勻，枯季平衡時刻的細(xì)顆粒懸沙含沙量分布較洪季不均勻，粗顆粒和總體含沙量分布較洪季均勻