黃河水下三角洲沉積物再懸浮通量研究.pdf

1、本論文是在國家863計(jì)劃資助項(xiàng)目“風(fēng)暴過程中沉積物再懸浮通量原位監(jiān)測技術(shù)”(項(xiàng)目號:2008AA09Z109)研究的基礎(chǔ)上,在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“黃河口沉積物固結(jié)后再懸浮及輸運(yùn)過程研究”(項(xiàng)目號:40876042)的資助下,開展了黃河水下三角洲沉積物再懸浮通量研究。
　　 本論文的主要研究工作包括:(1)從海床動(dòng)力響應(yīng)的角度提出黃河水下三角洲沉積物再懸浮發(fā)生機(jī)理,推導(dǎo)波致沉積物再懸浮通量計(jì)算方法,并應(yīng)用到埕島海域;(2)開展再

2、懸浮過程波浪水槽模擬試驗(yàn),包括不同波浪參數(shù)、試驗(yàn)土床固結(jié)過程中、人為擾動(dòng)和生物擾動(dòng)下沉積物再懸浮通量變化四個(gè)部分內(nèi)容;(3)分析黃河三角洲現(xiàn)場沉積物再懸浮特征變化,利用自制循環(huán)水槽開展生物擾動(dòng)對現(xiàn)場沉積物再懸浮特征影響試驗(yàn)。
　　 得到的主要研究結(jié)論如下:
　　 (1)將推導(dǎo)公式應(yīng)用到埕島海域后發(fā)現(xiàn),5～50年重現(xiàn)期波浪作用下埕島海域沉積物再懸浮通量為15～30 kg·m-2·s-1,大致符合現(xiàn)場情況;波致海床剪切破壞作

3、用是引發(fā)該海域沉積物再懸浮的主要原因;5～50年重現(xiàn)期波浪在9～10m水深時(shí)導(dǎo)致的沉積物再懸浮通量最小,液化滲流通量所占比例最大。
　　 (2)公式計(jì)算值遠(yuǎn)大于水槽試驗(yàn)結(jié)果,推導(dǎo)公式更適合于大風(fēng)浪作用下黃河水下三角洲沉積物再懸浮通量的計(jì)算:20cm和40cm水深時(shí)沉積物再懸浮通量隨著波高的增加而增大;相同波高時(shí),20cm水深的沉積物再懸浮通量要比40cm水深大;40cm水深時(shí)沉積物能達(dá)到比20cm更大的再懸浮通量;隨著試驗(yàn)土床固

4、結(jié)時(shí)間的增長,沉積物再懸浮通量和土床表面落淤沉積物的粘粒含量都有增大的趨勢;試驗(yàn)前對土床局部進(jìn)行人為擾動(dòng),波浪作用約20分鐘后擾動(dòng)土床開始振蕩,近底出現(xiàn)高濃度含沙水層,大量相對懸沙更細(xì)且更粘的沉積物進(jìn)入水體,沉積物再懸浮通量會(huì)顯著抬升,但最終穩(wěn)定的再懸浮通量小于擾動(dòng)前;生物擾動(dòng)后的沉積物再懸浮通量是擾動(dòng)前的兩倍,同時(shí)隨著波高增大,生物擾動(dòng)后的再懸浮通量增幅也比擾動(dòng)前大;生物活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量細(xì)粒沉積物,然而它們的粒徑和粘粒含量與水體懸沙截然

5、不同,并不是水體懸沙的主要來源。
　　 (3)黃河三角洲現(xiàn)場沉積物再懸浮系數(shù)約為0.002～0.014kg·m-2·s-1,其中三角洲北部飛燕灘和車子溝地區(qū)最大,東南部支脈溝地區(qū)次之,靠近現(xiàn)行河口的清水溝地區(qū)最小;生物活動(dòng)會(huì)增加現(xiàn)場沉積物的垂向輸出,導(dǎo)致表層沉積物細(xì)化,但粘粒含量并不發(fā)生改變;生物排泄糞球?qū)τ诒韺映练e物的細(xì)化影響不大;隨著生物擾動(dòng)程度的增大,表層沉積物強(qiáng)度呈現(xiàn)減小趨勢,其他參數(shù)變化不大;以上都會(huì)導(dǎo)致黃河三角洲現(xiàn)場