海洋沉積動力學原理

第1章 緒論1
1.1引子——從電影《怒海爭鋒：極地遠征》說開去1
1.2海洋沉積動力學的內涵3
1.2.1什麼是海洋沉積動力學3
1.2.2從過程到產物的海洋沉積動力學5
1.2.3海洋沉積動力學的研究特點與方法6
1.2.4從沙粒到層序、從亞秒到萬年——尺度問題7
1.3研究的實例8
1.3.1荷蘭的“砂引擎”與海岸漂砂(砂質海岸)8
1.3.2長江口深水航道與河口*大渾濁帶12
1.3.3海岸鹽沼陡坎的侵蝕後退與濕地保護(泥質海岸)12
1.3.4中國東部海域的懸沙和沉積體系15
1.4研究歷史17
1.5本書的章節安排與文獻閱讀建議19
1.5.1章節安排19
1.5.2從入門到前沿19
1.5.3文獻建議20
參考文獻21

第2章 沉積物的特徵與運動形式24
2.1單個沉積物顆粒的細微性24
2.2沉積物細微性資訊的統計分析31
2.3細微性測量方法36
2.4沉積物的其他物理屬性39
2.5沉積物的動力特性40
2.6沉積物的運動形式42
參考文獻46

第3章 沉積物的沉降速度49
3.1沉降速度的定義49
3.2影響沉降速度的因素50
3.3小型球形顆粒的沉降過程53
3.4一般非黏性沉積物顆粒(天然砂)的沉降過程58
3.5黏性沉積物的沉降61
參考文獻66

第4章 流體流動、湍流與邊界層68
4.1湍流：從凡高到海森堡68
4.2流體流動狀態的觀測：流速測量70
4.3湍流與雷諾應力77
4.4邊界層83
4.4.1非層結流體邊界層內的受力平衡84
4.4.2近底床區域的等切應力和直線型渦黏係數假設87
4.4.3垂向線性減小的切應力和抛物線型渦黏係數假設88
4.4.4用對數流速分佈反推底床切應力和摩阻高度89
4.4.5適用於一般情況的二階k-ε模型90
參考文獻96

第5章 底床形態與底部摩擦阻力98
5.1底床形態及其測量方法98
5.2底床形態的生成與分類101
5.2.1底床沉積物黏性對底形的影響101
5.2.2底形的成因104
5.2.3底形的分類：低流態底形與高流態底形105
5.2.4低流態底形分類：小波痕、沙丘108
5.2.5波浪底形112
5.2.6潮流底形114
5.3水流的底部摩擦116
5.3.1底床切應力的計算公式116
5.3.2產生底床阻力的因素118
5.3.3底形糙率119
5.3.4水流底床切應力與水流底床表面切應力123
5.4波浪的底部摩擦124
5.4.1波浪邊界層頂部的流速振幅：波浪軌道速度124
5.4.2波浪底床切應力126
5.5浪流聯合作用下的底部摩擦128
附錄：潮流沙脊(潮流脊)129
參考文獻131

第6章 沉積物的輸運與起動135
6.1沉積物輸運的定義與概念135
6.2沉積物的起動137
6.2.1非黏性沉積物的起動139
6.2.2粗細混合非黏性沉積物的起動142
6.2.3黏性沉積物的起動144
參考文獻146

第7章 推移質輸運147
7.1推移質輸運率的觀測方法147
7.2推移質輸運率公式149
7.3潮流作用下的推移質淨輸運153
參考文獻156

第8章 懸移質輸運158
8.1懸沙濃度的觀測方法162
8.1.1傳統方法：採樣稱重162
8.1.2代用指標測量：光學和聲學方法162
8.2懸沙輸運方程167
8.2.1沉積物的品質守恆方程：擴散方程167
8.2.2湍流對擴散方程的影響169
8.3均勻恒定流下懸沙濃度的垂向分佈170
8.3.1擴散方程的一維近似解：Rouse剖面170
8.3.2非黏性底床懸沙濃度計算的底部邊界條件：濃度邊界174
8.3.3黏性底床懸沙濃度計算的底部邊界條件：通量邊界179
8.4潮流作用下懸沙濃度的時空變化185
8.5潮流作用下懸移質淨輸運率190
參考文獻193

第9章 沉積物輸運與地貌地層演化計算196
9.1沉積物輸運計算196
9.2地貌地層演化計算198
參考文獻201