《海岸水沙界面通量研究》是依託河海大學，由李瑞傑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：海岸水沙界面通量研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李瑞傑
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
海岸懸沙和底沙的交換量即水沙界面通量是近岸海域泥沙不平衡輸運的關鍵問題和海洋泥沙基本理論研究中的難題，也是海岸泥沙運動和海床沖淤演變預測的基礎。項目擬在水槽實驗和現場實測資料分析的基礎上，通過理論分析和數值試驗相結合的方法，力求在理論和實踐上解決海岸水沙界面通量的關鍵問題：海岸水流挾沙力和海洋波動有效速度的相關性、挾沙力和切應力的對應性、臨界沖刷和淤積含沙量的存在性、泥沙沖刷和淤積通量的確定性以及水沙交換過程與沖淤通量的關聯性等。通過以上問題的研究，進一步認識海岸底床水沙交換機制，給出近岸海域水沙界面通量的確定方法，探求海岸海床泥沙運動特徵和規律。項目的研究對於認識近岸海域近底水沙交換機理和海床沖淤演變規律具有重要意義，也對泥沙運動力學的學科發展和實踐具有促進作用。
結題摘要
合理確定水沙界面通量問題是海岸泥沙預測和海床沖淤演變的關鍵，直接影響到海岸泥沙運動和海床沖淤演變預測的準確性。然而長期以來，海床附近水沙交換的力學機理和物理特性的認識並不十分清楚，對泥沙關鍵問題-水沙界面通量的表達多以經驗或半經驗公式給出，以迴避海床水沙交換的微觀機理。項目在深入研究挾沙力和切應力兩種方法的基礎上，對海岸水沙界面通量的問題進行了分析，闡明了底床水沙特性和懸沙與底沙的交換機制，探討了近岸海域臨界含沙量和沖淤通量及其與水流泥沙等動力條件的關聯關係，給出了近岸海域近底泥沙運動特徵、規律和海岸水沙界面通量的確定方法。項目的研究對於認識近岸海域近底水沙交換機理和豐富泥沙理論的研究具有重要意義。同時對探討沿海海洋開發所導致的海洋地貌和海洋環境的影響具有重要理論和套用價值。項目取得的創新成果如下：1、由挾沙力方法和切應力方法物理本質和表達形式的一致性出發，結合臨界切應力從理論上闡明了臨界沖刷含沙量和臨界淤積含沙量的存在性；2、根據平動動能疊加原理給出近岸動力因子的表達形式，並提出了海洋波動有效速度的概念，論證水流有效流速為水流流速的均方根流速，得出了挾沙力是波浪、潮流有效流速的函式，同時論證了波浪、潮流的有效流速與最大流速的量化關係；3、從實驗和理論分析的角度得出沖刷係數是一個與沉降速度和含沙量等相關的係數，泥沙沉降機率應細分泥沙沖刷機率和泥沙沉降機率，挾沙力介於臨界淤積含沙量和臨界沖刷含沙量時，沖淤平衡；4、從泥沙動力學以及渾水動力學方程出發，根據最小能耗率原理推導得到一般形式的挾沙力公式並擴展套用到周期性海洋動力要素的條件，論證了挾沙力係數與阻力係數的正比關係；5、結合實測資料和理論分析結果，論證了指數型阻力係數公式可以較好地反映各流區阻力係數變化規律，將其套用於近岸海域水沙模型可獲得良好的模擬效果。
