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1、第五章第五章 沙质海岸的泥沙运动沙质海岸的泥沙运动 海岸动力学海岸动力学 目录目录 第一节 概述 第二节 波浪作用下的推移质运动 第三节 波浪作用下的悬移质运动 第四节 波流共同作用下的泥沙运动 第五节 近岸区泥沙运动特点及沿岸输沙率 第一节第一节 概述概述 章节导读：无粘性泥沙的运动规律（动力因素） 波导近岸流 波浪 海岸 粘性泥沙组成的淤泥质海岸 无粘性泥沙组成的沙质（包括卵石）海岸 河流挟带的泥沙颗粒 海岸沉积物组成 邻近海岸上的沙丘带来的泥沙 邻近海蚀崖的碎片、残骸 第一节第一节 概述概述 典型的海岸带剖面 了解 泥沙运动方式的沿程变化 第一节第一节 概述概述 泥沙运动方式沿程变化 泥
2、沙运动方式的沿程变化 深水：底部v水=0床面泥沙静止 浅水：底部v水增大，破波点达到max 泥沙启动，床面泥沙作推移质运动 沙纹形成，附近泥沙悬浮 沙文消失，发生泥沙层移运动 第一节第一节 概述概述 波浪 运动泥沙可分为 推移质和泥沙质 沙质海岸泥沙运动不仅与波浪的水质点往复运动有关，还与波导近岸 流、潮流、潮汐水面变化，风和波浪引起的增水、床面地形等因素有关 第一节第一节 概述概述 净输沙定量计算 近岸区输沙率两个方向分量 沿岸输沙：预测海滩长期变化、大规模海岸变形的主要因素 向岸离岸泥沙搬运：控制海滩剖面短期变化的主要因素 第二节 波浪作用下的推移质运动 一、波浪作用下的泥沙起动临界 判数
3、1（“少量动” 两相位之间较小的沙峰数量 取决于水质点轨迹直径d0与沙纹 波长Lr. 第三节 波浪作用下的悬移质运动 二.波浪作用下悬沙浓度分布 引起泥沙悬浮的动力是水流的紊动； 波浪水体内紊动的两个来源：表面波的破碎、近底波浪水流在沙纹 背后形成的漩涡以及其跃起与分解 垂直向上的泥沙通量是由垂向紊动扩散作用引起； 只要泥沙浓度随着离床面距离的增加而减小，存在浓度梯度dS/dz, 则水流紊动掺混作用总是将泥沙从高浓度区向低浓度区扩散 含沙量：单位水体内含有的悬浮泥沙的质量，km/m3 第三节 波浪作用下的悬移质运动 二.波浪作用下悬沙浓度分布 均匀稳定流条件下，泥沙连续方程简化成扩散方程： 进
4、行波周期平均： 适于破波带内泥沙悬浮 修正改造： 确定泥沙分布的关键：参考浓度 、泥沙扩散系数 尼尔森，1990 第三节 波浪作用下的悬移质运动 二.波浪作用下悬沙浓度分布 尼尔森，1984；Fairchild，1977 第四节 波流共同作用下的泥沙运动 一.波流共同作用下的床面摩阻力 一般情况：波浪掀沙，水流搬运泥沙，但挡水流较强时，需考虑波浪与水流 共同掀沙作用； 一般输沙率公式：输沙率=“载沙量”c 水流向平均底部 剪切应力： 1时： 波流方向一致时，摩阻系数fwc： 波流夹角为时 边界层顶部瞬时流速： 瞬时床面剪切应力： X方向瞬时床面剪切应力： X方向平均剪切应力： k1很小时 第四
5、节 波流共同作用下的泥沙运动 一.波流共同作用下的床面摩阻力 波流波流共同作用下的床面剪切应力计算模型（贝克尔，共同作用下的床面剪切应力计算模型（贝克尔，19671967） 载沙量中切应力： 波浪瞬时剪切应力w(t)、摩阻流速uw*(t) 波流夹角时： 基于普罗特混合长度理论的贝克尔模型： 第四节 波流共同作用下的泥沙运动 一.波流共同作用下的床面摩阻力 推移质单宽输沙率： 悬移质输沙率： 全沙输沙率： 第四节 波流共同作用下的泥沙运动 二、波流共同作用时的输沙率 第四节 波流共同作用下的泥沙运动 二、波流共同作用时的输沙率 A值的计算图 第五节 近岸区泥沙运动特点及沿岸输沙率 一、泥沙的向岸
6、-离岸运动 泥沙近岸运动 横向运动：波浪水质点运动引起 沿岸运动：取决于波导沿岸流 横向方向决定了海滩剖面变化趋势 d0(3-5) 沙纹尺度小，漩涡强度弱； 沙云沿向岸方向搬运沉积。 推移质 悬移质 第五节 近岸区泥沙运动特点及沿岸输沙率 一、泥沙的向岸-离岸运动 控制横向净输沙的大小和方向的主要因素： 水深变浅引起的波浪不对称； 沙纹尺度和沙纹形状不对称； 局部底坡 厄塞尔数定义 近岸区向岸离岸方向净输沙率公式 第五节 近岸区泥沙运动特点及沿岸输沙率 一、泥沙的向岸-离岸运动 横向净输沙方向与Ur和M的关系 一、沿岸输沙率 第五节 近岸区泥沙运动特点及沿岸输沙率 主要计算方法：波能流法 CERC公式：Il=0.77Pl 一、沿岸输沙率 第五节 近岸区泥沙运动特点及沿岸输沙率 我国海港水文规范 Kamphuis,1986 拜格诺能量模型 海滩横截面沿岸输沙率 床面波浪应力、沿岸流和沿岸输沙率的横向分布 THE ENDTHE END THANK YOUTHANK YOU
