波浪及波流共同作用下懸移質(zhì)濃度垂線分布的研究.pdf

1、本文從泥沙懸揚(yáng)機(jī)理入手，分析了波浪條件下和波流共同作用下懸沙濃度分布的特點(diǎn)，分別論述了各自的主要影響因素及其主要區(qū)別。然后分別建立了數(shù)學(xué)模型：純波浪條件下的情況相對(duì)簡單，所以建立了泥沙時(shí)均垂線濃度分布的顯函數(shù)形式的解析模型；波流共同作用下的情況相對(duì)復(fù)雜，不能像純波浪條件下那樣建立簡單的數(shù)學(xué)模型，否則將大大降低其可靠性，所以建立了依靠迭代計(jì)算的非顯式形式的泥沙濃度模型。在海洋環(huán)境下，由于波浪的存在，很多情況下海床表面不平整，存在規(guī)則或不規(guī)

2、則的沙紋。沙紋的存在使床面對(duì)水流的摩擦阻力加大，從而對(duì)泥沙的懸揚(yáng)產(chǎn)生很大的影響。為了更為準(zhǔn)確的體現(xiàn)沙紋對(duì)懸沙濃度的影響，本文引用一種不同于傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式的新方法——人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，來預(yù)測(cè)沙紋的形狀。以上三部分工作得到主要結(jié)論如下： 1、選擇人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的BP模型建立了波浪條件下沙紋形狀預(yù)測(cè)模型。依據(jù)收集的大量實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)該模型進(jìn)行了學(xué)習(xí)和驗(yàn)證。通過與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果比較，證明該模型不論對(duì)實(shí)驗(yàn)室還是對(duì)自然條件下的沙紋都具

3、有更高的預(yù)測(cè)精度和更廣的預(yù)測(cè)范圍。該BP網(wǎng)絡(luò)模型從純波浪條件推廣到強(qiáng)波弱流條件依然具有較好的預(yù)測(cè)精度； 2、根據(jù)波浪條件下泥沙的懸浮特點(diǎn)，分層考慮懸沙濃度的分布問題是合理的。邊界層內(nèi)依據(jù)紊動(dòng)擴(kuò)散原理建立擴(kuò)散系數(shù)表達(dá)式；上部水體內(nèi)基于摻混長度理論給出了由于水質(zhì)點(diǎn)周期性軌跡運(yùn)動(dòng)引起泥沙擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)表達(dá)式；然后在上部水體與邊界層之間設(shè)置了擴(kuò)散系數(shù)線性過渡層。利用建立的擴(kuò)散系數(shù)模型通過求解一維懸沙擴(kuò)散方程得到了濃度分布公式。計(jì)算值與測(cè)