Nortek小威龙剖面用于破波带动态的现场观察

来自特拉华州和德克萨斯州农工大学的研究人员使用的Nortek小威龙剖面仪探查研究破波带在海滩恢复期的流体力学和滨响应。
Nortek小威龙剖面用于破波带动态的现场观察

安装在海滩测量架体上的小威龙剖面仪

破浪带是近岸区,在那里波能量被耗散或反射,并且通常代表活性海岸侵蚀或增生区域的动态区域。破浪带通常有湍流,沉积物和气泡流动,增加了部署现场仪表和收集现场数据的难度。

在2014年2月12日至25日,一个破浪带研究是在南伯达尼海滩,特拉华州加尔维斯顿进行由Patricia Chardón-Maldonado(特拉华大学),JAck.A. Puleo(特拉华大学),和Jens Figlus(得克萨斯州A&M),努力了解在大风暴后破波带流体力学和海滩恢复。进行实地测量该高能区是一项艰巨的挑战,因为测量必须贴近床面获得。

 

在现场研究期间,五个Nortek小威龙剖面流速仪探查分析靠近海床的破波带流场,作为其他的水动力及输沙仪器测量数据的补充和佐证。正如图片中看到的,传感器被部署在脚手架框架(图1),在陡峭的海滩上建立了五个横流监测站,同时测量近床流速剖面,含沙量和水位波动。

图二示出传感器部署在破浪带脚手架。在严寒天气和冰冷条件下(低于30°F)的实地研究期间增加测量在斜区的难度。在框架上冰柱的形成阻碍了传感器调整在海滩的变化

 

小威龙剖面仪测量完整的三维流速分量,这个项目中,这三个速度分量的剖面范围是0.03米和分层为0.001米,测量点离底大概0.05米。高分辨率数据被用来估计床剪切应力和湍流耗散率在破浪带快速变化的形态与海滩恢复。图3显示一组数据实例,时间轴的横向流速数据,床剪切应力和湍流耗散率。时间轴向上的数据缺失区域是由于探头出水或是相关性过低时段。这个数据中有20秒的旋转流的数据,横向速度幅度高达2 m/s。床剪切应力大小达到80 N m - 2。极值(O(10牛顿米-2))出现在流速幅度最大时的变化时。瞬时的数据表明,湍在涨潮期流耗散率增加 ,范围从 O(10-4 m2 s-3) 到O(10-1 m2 s-3).小威龙剖面仪的高频流速数据加上海床表层含沙量的详细数据,可以实现量化该高能区域的沉积通量。

该项目由NSF-OCE资助

 

本文由 美国特拉华州大学的Patricia Chardón-Maldonado撰写,美国特拉华州大学的Jack A. Puleo和德克萨斯A&M大学的Jens Figlus合著, Nortek公司协助编写