河口动力及形态学PDF|Epub|txt|kindle电子书版本下载

河口动力及形态学PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

1 引言1

1.1 目标与内容范围1

1.1.1 过程1

1.1.2 历史演变2

1.2 挑战2

1.2.1 科技进展2

1.2.2 关键问题3

1.3 内容4

1.3.1 顺序4

1.3.2 潮动力4

1.3.3 潮流4

1.3.4 咸潮入侵4

1.3.5 泥沙情势6

1.3.6 同步河口：动力学、咸潮入侵和测深学7

1.3.7 同步河口：泥沙捕获和分选-稳定形态学8

1.3.8 可持续发展战略8

1.4 模拟与观测9

1.4.1 模拟9

1.4.2 观测10

1.5 公式和理论框架小结11

附录1A12

1A.1 潮汐的形成12

1A.2 不旋转的地球13

1A.3 旋转地球13

1A.4 赤纬14

1A.5 椭圆轨道14

1A.6 太阳引力和月球引力的相对大小14

1A.7 平衡成分14

1A.8 旋转潮波14

1A.9 月分潮、双周分潮和1/4分潮14

参考文献15

2 潮汐动力学17

2.1 引言17

2.2 运动方程17

2.3 河口局部潮汐响应19

2.3.1 线性解19

2.3.2 同步河口解20

2.4 河口整体潮汐响应23

2.4.1 宽度和深度随距离X的幂值发生变化（Prandle和Rahman，1980年）23

2.4.2 深度和宽度呈指数形式变化（Hunt，1964年；Prandle，1985年）25

2.5 二次摩擦项的线性化27

2.5.1 单组分27

2.5.2 双组分27

2.5.3 三角横截面28

2.5.4 Q因子（Garrett和Munk，1971年）28

2.6 高次谐波和余流29

2.6.1 三角法29

2.6.2 潮汐方程中的非线性项30

2.6.3 退潮-涨潮的不对称性31

2.7 风暴潮-潮汐的相互作用31

2.8 小结及应用指导32

参考文献33

3 潮流36

3.1 引言36

3.1.1 对流项37

3.1.2 密度梯度37

3.1.3 风场作用37

3.1.4 方法37

3.2 二维潮流结构（X-Z）38

3.2.1 二维解析解38

3.2.2 与观测值的比较39

3.2.3 涡流黏度公式，斯特罗哈数（Strouhal number）40

3.3 三维潮流结构（X-Y-Z）42

3.3.1 潮汐椭圆的顺时针分量和逆时针分量43

3.3.2 三维解析解43

3.3.3 对摩擦系数和涡流黏度的敏感性44

3.3.4 对纬度的敏感性45

3.3.5 从水面到河床的潮流椭圆变化47

3.3.6 潮间带的海流48

3.4 余流48

3.4.1 风生流48

3.4.2 潮汐余流49

3.5 小结及应用51

附录3A52

3A.1 潮流椭圆52

附录3B53

3B.1 湍流模型53

参考文献54

4 咸潮入侵57

4.1 引言57

4.1.1 分类体系57

4.1.2 河口混合59

4.1.3 目前的方法60

4.2 潮流结构：径流、混合和分层咸潮入侵61

4.2.1 径流Q的潮流结构61

4.2.2 充分混合条件下水平密度梯度的潮流结构62

4.2.3 双层密度情势下的潮流结构63

4.2.4 表层恒定风力τw时的潮流结构64

4.2.5 垂向盐度结构的时间平均值（混合型）65

4.2.6 小结65

4.3 咸潮入侵距离65

4.3.1 试验推导65

4.3.2 根据速率组分的推导结论66

4.3.3 分层“盐水楔”的入侵距离66

4.3.4 咸潮入侵距离的均值LI67

4.3.5 咸潮入侵的轴向位置68

4.4 潮汐张力和对流倾覆69

4.4.1 混合率70

4.4.2 模拟方法（Prandle，2004年）70

4.4.3 模型组成71

4.4.4 模拟结果71

4.4.5 不同河口条件下的模型应用72

4.4.6 混合过程75

4.5 分层75

4.5.1 流量比FR75

4.5.2 所需能量和时间76

4.5.3 理查逊数（Richardson number）76

4.5.4 分层数76

4.5.5 垂向盐度差77

4.6 小结及应用77

附录4A79

4A.1 年温度周期79

4A.2 海面热量交换80

4A.3 垂向混合水体的解析解81

4A.4 大气-海洋耦合模型82

4A.5 大气模型——太阳能入射、反射、吸收和辐射83

4A.6 全球通用表达式84

参考文献86

5 泥沙情势89

5.1 引言89

5.1.1 沉积动力学89

5.1.2 模拟89

5.1.3 方法90

5.2 侵蚀91

5.2.1 大小潮周期91

5.2.2 浅水断面的侵蚀量92

5.2.3 对流效应93

5.3 沉积93

5.3.1 对流沉降和湍流悬浮（佩克莱特数）93

5.3.2 底部边界条件93

5.4 悬沙浓度94

5.4.1 泥沙浓度分布的时间序列94

5.4.2 指数沉积、悬浮泥沙的半衰期（t50）95

5.4.3 悬浮泥沙的垂向分布96

5.5 连续潮流周期中的悬浮泥沙时间序列97

5.6 悬浮颗粒物（SPM）的实测和模拟时间序列98

5.6.1 观测技术98

5.6.2 实测时间序列99

5.6.3 模拟时间序列100

5.7 小结及应用102

5.7.1 泥沙悬浮103

5.7.2 沉积103

5.7.3 SPM的潮汐谱103

附录5A104

5A.1 泥沙悬浮的解析表达式104

5A.2 扩散方程104

5A.3 解析解105

5A.4 表层（z＝1）边界条件105

5A.5 河床边界条件（z＝2、4、6等）106

参考文献107

6 同步河口：动力学、咸潮入侵与测深学109

6.1 引言109

6.2 潮汐动力学109

6.2.1 同步河口法109

6.2.2 一维动量、连续方程的解析解（Prandle，2003年）110

6.2.3 潮流、河口长度和深度剖面的显式公式111

6.2.4 河床摩擦系数的敏感性（f）112

6.2.5 同步河口的筛选率112

6.3 咸潮入侵113

6.3.1 分层水平和冲刷时间113

6.3.2 混合区位置，与径流量有关的余流114

6.4 河口测深学：理论115

6.4.1 潮汐动力与分层影响的形态带115

6.4.2 河口水深：径流流量的函数116

6.5 河口测深：对观测值的理论评估117

6.5.1 数据分析119

6.5.2 形态理论与观测119

6.5.3 河口正常运转的最小水深和流量120

6.5.4 河口间距121

6.6 小结及应用121

参考文献123

7 同步河口：泥沙捕获与分选-稳定形态学125

7.1 引言125

7.1.1 研究进展125

7.1.2 研究方法126

7.2 潮动力、咸潮入侵和径流128

7.2.1 一维潮汐扩散解析解128

7.2.2 咸潮入侵129

7.2.3 径流129

7.3 泥沙动力学129

7.3.1 泥沙悬浮、侵蚀、沉积及其垂直剖面130

7.4 泥沙浓度及其通量的分析模拟器131

7.4.1 侵蚀速率组分131

7.4.2 悬浮泥沙质量131

7.4.3 净泥沙通量132

7.5 净泥沙通量中各组分的贡献133

7.5.1 泥沙通量组分：径流量、盐度和潮流133

7.5.2 零净泥沙通量的条件135

7.5.3 对沉降速率Ws的敏感性136

7.5.4 对河床摩擦系数f和沉降速率Ws的敏感性136

7.6 泥沙的输入或输出137

7.6.1 对于半衰期t50和潮位、潮流间相位差θ的敏感性138

7.6.2 泥沙捕获与最大浑浊带139

7.6.3 关于潮汐动能学139

7.7 河口类型学140

7.7.1 测深学140

7.7.2 泥沙情势141

7.8 小结及应用142

7.8.1 各组分贡献和敏感性分析143

7.8.2 零净泥沙通量条件（即测深稳定）143

7.8.3 泥沙净输入-输出变化：小潮到大潮、粗颗粒泥沙到细沙、口门到河口顶点143

7.8.4 类型体系144

参考文献144

8 可持续发展战略147

8.1 引言147

8.2 默西河口（Mersey Estuary）的模型研究147

8.2.1 默西河（The Mersey）的潮汐动力、泥沙组成和地形演变148

8.2.2 模拟方法150

8.2.3 非黏性泥沙的拉格朗日随机游走颗粒模块151

8.2.4 沉降速率模拟，Ws＝0.005m/s和0.0005m/s151

8.2.5 对泥沙粒径的敏感性153

8.2.6 对模型参数的敏感性155

8.2.7 小结156

8.3 全球气候变化（GCC）的影响157

8.3.1 潮汐和涌浪高度的影响157

8.3.2 测深调整158

8.3.3 2100年平均海平面（msl）和径流量的变化：深度、宽度和长度变化159

8.3.4 对潮流、分层、盐度、冲刷和泥沙的影响160

8.4 建模、观测和监测方法160

8.4.1 建模160

8.4.2 观测160

8.4.3 监测161

8.5 总结及应用161

8.5.1 挑战161

8.5.2 模拟案例分析162

8.5.3 战略规划162

8.5.4 全球气候变化（GCC）的影响163

附录8A163

8A.1 业务化海洋学163

8A.2 预测、临近预报、后报和数据同化163

8A.3 模型更新换代164

8A.4 预报165

参考文献165