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长江口是我国长江流域经济带和沿海地区经济的交汇点。研究长江口水流运动特征,不仅对航道整治、滩涂湿地的保护利用等问题有重大价值,而且对长江口温度场以及污染物扩散、输移等问题的研究也有重要参考价值。流速垂线分布是河床冲淤变化的动力因素,对流速垂线分布规律掌握不正确将直接导致工程水域冲淤变化预测的错误,长江口潮流河段涨、落潮流垂线流速分布有其特殊规律,因此,对长江口地区进行垂线流速分布规律的研究具有重要的理论意义和应用价值。
摩阻流速和粗糙长度是描述水流摩阻特性的主要物理量,准确地估计摩阻流速和粗糙长度对究水流结构的研究至关重要。本文在调研了流速垂线分布的国内外研究现状的基础上,介绍了摩阻流速u*和粗糙长度z<,0>的几种计算方法,并结合实例对最小二乘法计算的粗糙长度和摩阻流速进行了相关性分析。在此基础上,本文将传统的流速垂线分布对数分布模式进行了改进,通过先率定摩阻流速u*和粗糙长度z<,0>,再计算垂线上各点的流速。
本文应用改进的对数分布模式对长江口三个水域的垂线流速分布进行了研究,分别计算了涨、落潮,近岸流速和主槽的各条垂线的流速,通过与实测垂线流速的比较、分析,认为对同一个水域可以使用同一参数进行计算,近岸和主槽时可以用同一套参数进行计算,下游受潮流影响较大,摩阻流速就比较大。此外,本文还利用基于能量平衡原理的流速分布公式对大量实测资料进行拟合分析。得出对数分布模式比能量平衡原理分布模式要好。