渗流影响下的内孤立波悬浮沉积物实验研究
任子茵1
田壮才2
贾永刚3
陈天1
胡乃力1
1.中国海洋大学环境科学与工程学院,山东青岛 2661002.中国海洋大学环境科学与工程学院,山东青岛 266100;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州 2211163.中国海洋大学环境科学与工程学院,山东青岛 266100;山东省海洋环境地质工程重点实验室,山东青岛 266100
摘要：当前对海洋沉积物再悬浮的过程的研究主要分为海洋流体的动力作用和动力作用下沉积物的动力响应过程两方面,内孤立波能够在海洋跃层间传输数百米,诱发极强的垂向流动,引起沉积物再悬浮.基于此设计水槽实验,设置土坡实验组和土层对照组,控制渗流条件的有无,进而控制海床沉积物动力响应的充分与否,通过制造下凹型内孤立波,改变海床沉积物的底质条件和内孤立波的振幅,对比分析不同条件下内孤立波浅化破碎导致的沉积物、再悬浮现象,探讨渗流条件对再悬浮过程的影响.
实验发现在内孤立波作用下,流速越快,沉积物悬浮物浓度增加值和变化速率越大,悬浮物浓度的变化幅度与悬浮物浓度最大值呈正相关.具备渗流条件,动力响应充分的土坡区域,在内孤立波作用下能够维持较高的悬浮物浓度更长时间,悬浮物浓度持续变化时长明显更久,且在流速较小时,悬浮物浓度变化速率较慢.
对于底质不同的沉积物,粘粒越高对内孤立波的动力响应速度越慢,具体的变化规律也有所差异.当沉积物成分为砂质粉砂时,土层区域的最大悬浮物浓度增加值总是大于土坡区域,但在作用间隙,土坡区域能够维持较高的悬浮物浓度更长时间,最大能达到土层区域的2.5倍.当沉积物成分为粘土质粉砂时,土坡区域的悬浮物浓度增加值是土层区域的1.6～2.2倍,且局部较多的粘粒会降低孔隙通道的渗透性,不利于颗粒的输运和泵送.
关键词：内孤立波坡面沉积物再悬浮渗流
分类号：P731.2(海洋基础科学)
资助基金：国家自然科学基金(42107158)
论文发表日期：2024-10-28
在线出版日期：2026-05-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 9-20 )
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