2009年6月10日,国务院通过了《江苏沿海地区发展规划》,将江苏沿海地区发展上升为国家战略,把促进海域潮滩资源合理开发利用作为发展重点之一。该区域潮流、波浪、风暴潮等动力作用复杂,泥沙特性涵盖了由黏性沙到非黏性沙,盐沼滩与光滩并存。动力环境、地理因素的复杂性决定了潮滩开发利用和保护技术研究的挑战性,相关研究涉及“水动力学”“泥沙运动学”“海洋生态学”“海岸工程学”,以及新兴的“动力地貌学”等多学科方向。因此,潮滩水沙动力特征及演变机制的相关研究是海岸工程领域的重要内容,兼具现实意义与学科意义。
《潮滩极浅水时段水沙特征现场观测研究》
国家自然科学基金青年项目
国家杰出青年科学基金项目
国家自然科学基金面上项目
国家自然科学基金重点国际合作与交流项目
周期性的潮流运动令潮滩水深也随之呈现周期性的变化,滩面时而出露,时而淹没。“极浅水时段”(very shallow water periods)是指涨潮初期和落潮末期,潮间带潮滩频繁出现的水深10 cm量级(远小于正常发育的潮流边界层厚度)的特殊时期。
近年来,国内外学者正逐步意识到极浅水时段动力地貌过程的重要性,认为该时段内的最大流速有时并不亚于涨落潮过程中的峰值,有显著的动力地貌效应,在数值模拟中应予以考虑。研究发现,这种极浅水时段、短历时的动力过程受底摩擦作用较大,强烈的水体紊动能起动滩面泥沙,“雕刻”微地貌形态。因此,极浅水时段是潮滩动力地貌过程研究中重要的一部分。
尽管极浅水时段的动力地貌过程正引起国内外学者的注意,但有关流速和含沙量突增现象的相关理论并不完善,观测资料也相对缺乏,对于解释它们发生机制的支撑还不够,对于极浅水边时段水沙运动与微地貌演变也缺乏定量研究。因此,潮滩极浅水时段水沙过程及其地貌效应的相关研究,对于加深潮滩动力地貌过程的认识、丰富海岸动力学和泥沙运动力学的内涵,具有重要的理论价值和学科意义。
《潮滩极浅水时段水沙特征现场观测研究》为张长宽教授团队成员的力作。以现场观测为主要研究手段,聚焦于极浅水时段近底边界层内的水沙过程,自主研发了近底高分辨率流速剖面观测技术、潮滩泥沙临界起动切应力原位观测技术,在江苏中部沿海潮间带光滩进行了单站位和沿剖面多站位联合水沙观测,采集到了同步水深、近底高频高分辨率流速剖面、分层含沙量、底变形等水沙数据。在此基础上,结合实验室试验和理论分析等方法,分析了潮流作用下及波流共同作用下极浅水时段的水沙动力特征,近底边界层内流速剖面形态及摩阻特性,探究了特殊的流速/含沙量突增现象的空间特征及影响因素,并从定量角度讨论了极浅水过程对输水输沙的贡献和对微地貌过程的影响。
作者简介
张茜,博士,现为河海大学港口海岸与近海工程学院副研究员,研究方向为潮滩动力地貌学、潮滩极浅水时段水沙动力过程。
龚政,教授,博士生导师,现任港口海岸与近海工程学院院长等职务,兼任江苏省海岸海洋资源开发与环境安全重点实验室主任等职务,入选教育部新世纪优秀人才支持计划、江苏特聘教授,获国家杰出青年科学基金,研究方向为潮滩系统生物-动力-地貌演变过程、河口海岸动力学与泥沙运动。
张长宽,教授,博士生导师,曾任河海大学校长、中国水利学会副理事长、江苏省水利学会理事长等职务,研究方向为河口海岸动力学、海岸灾害及防灾减灾、海岸带资源开发与保护 。
图书信息
书 名:潮滩极浅水时段水沙特征现场观测研究
书 号:ISBN 978-7-5630-6672-8
作 者:张茜,龚政,张长宽
责任编辑:张心怡
出版单位:河海大学出版社
定 价:46.00元