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1、138第十章第十章 泥沙运动泥沙运动10101 1 海岸泥沙运动海岸泥沙运动一一.海岸泥沙的分海岸泥沙的分类类与运移形与运移形态态 1.1.按泥沙颗粒大小分级按泥沙颗粒大小分级 表表 10101 1 泥沙颗粒的分级泥沙颗粒的分级2.按泥沙运移形按泥沙运移形态态分分类类 悬移质泥沙悬移质泥沙 在动水中泥沙颗粒处于悬浮状态在动水中泥沙颗粒处于悬浮状态 半悬移质泥沙半悬移质泥沙 泥沙沿底部向前移动。泥沙沿底部向前移动。 推移质泥沙推移质泥沙 受水流的推动而滚动或滑动。受水流的推动而滚动或滑动。 流移质泥沙流移质泥沙 流动性很大，与液体一样，不能停留在坡面上，称之为流移质。流动性很大，与液体一样，不能
2、停留在坡面上，称之为流移质。 二、海浪浅水变形二、海浪浅水变形1.1.平均水位以上半波振幅增加平均水位以上半波振幅增加 2.2.水质点向岸最大流速增加水质点向岸最大流速增加 3.3.波峰历时减少（水质点向岸流的时间减少）波峰历时减少（水质点向岸流的时间减少） 4.4.波谷历时增加（水质点离岸流的时间增加）波谷历时增加（水质点离岸流的时间增加） 5.5.产生海底回流产生海底回流名称名称粘土粘土软泥软泥粉土粉土砂砂砾石砾石卵石卵石漂石漂石块石块石 粒径粒径 (mm)0.0050.005-0.010.01-0.050.05-2.02.0-2020-10010010001000139三、沙粒的横向运动
3、和纵向运动三、沙粒的横向运动和纵向运动1.1. 海底水质点的流速变化海底水质点的流速变化水质点流速随水深变浅的变化特征：水质点流速随水深变浅的变化特征： (1)(1)向岸最大流速比向海最大流速快；向岸最大流速比向海最大流速快； (2)(2)向海流动时间相对较长；向海流动时间相对较长； 原因：原因： 随水深变浅，波结构发生变化，随水深变浅，波结构发生变化，波峰形状变瘦，波峰历时小于波波峰形状变瘦，波峰历时小于波 谷历时谷历时。2 2. 泥沙横向运动泥沙横向运动v v2 2是泥沙悬浮流速是泥沙悬浮流速 （1 1）运动分析）运动分析 ac 时间内将向岸移动时间内将向岸移动 df 时间内将向海移动时间
4、内将向海移动 defabc，泥沙向海迁移，泥沙向海迁移 defabc，泥沙向岸移动，泥沙向岸移动 abc=def，泥沙在原地振荡，泥沙在原地振荡 中和线中和线 泥沙原地振荡水深点的连线泥沙原地振荡水深点的连线 （2）形成平衡剖面）形成平衡剖面 中和线处形成凹沟，淘深海底；中和线处形成凹沟，淘深海底； 凹沟以上发生淤积，坡度变缓；凹沟以上发生淤积，坡度变缓； 凹沟以下发生淤积，坡度变陡；凹沟以下发生淤积，坡度变陡；140 最终形成平衡剖面。最终形成平衡剖面。3.泥沙的纵向运动泥沙的纵向运动 （1）在非平衡剖面上）在非平衡剖面上（2）在岸边）在岸边（3）泥沙的纵向运动）泥沙的纵向运动 图中：图中：
5、 TF：波浪在浅滩上的传播路程：波浪在浅滩上的传播路程 PF:波浪的能量，与波浪的能量，与 TF 成反比成反比TFbPF b:比例系数比例系数sinsinLTFTFL141Lb Lb TFbPFsinsin使泥沙产生纵向运动的能量使泥沙产生纵向运动的能量cossincosLbPFFR对对 微分求其极值微分求其极值令令 0)sin(cos22Lb dFRd有有 即：即： 时，泥沙纵向运动的距离最大。时，泥沙纵向运动的距离最大。 （4 4）泥沙最大纵向运动速度与浅滩坡度的关系）泥沙最大纵向运动速度与浅滩坡度的关系 经过研究认为：浅滩坡度为经过研究认为：浅滩坡度为 0.100.100.010.01
6、时，值约为时，值约为 35354545。坡度为坡度为 0.0230.023 时，时，=45=45 （5 5）纵向运动与岸线平直度的关系）纵向运动与岸线平直度的关系 岸线是直线，泥沙纵向运动不变；岸线是直线，泥沙纵向运动不变； 凹进的海岸，流速减小泥沙淤积；凹进的海岸，流速减小泥沙淤积； 凸出的海岸，受到冲刷；凸出的海岸，受到冲刷；cossin 45 4514210102 2 海洋平台基础的底部淘刷海洋平台基础的底部淘刷一、沙粒运动的几个阶段一、沙粒运动的几个阶段a.层流层流, ,颗粒静止；颗粒静止；b.b.流速流速紊流，个别颗粒发生周期性震动；紊流，个别颗粒发生周期性震动；c.c.流速流速紊流
7、紊流泥沙颗粒与底部失去接触，发生前后移动泥沙颗粒与底部失去接触，发生前后移动二、海底最大流速公式二、海底最大流速公式 hshgHnv4maxn=1.38n=1.38；H-H-波高；波高；h-h-水深；水深；- -波长；波长；- -海底的最大流速。海底的最大流速。maxv三、启动流速公式三、启动流速公式5014 . 0504)()(100698. 0gddvc50lg222. 0245. 0dm0.2mm0.2mm 时，时，50d0- -组成床面泥沙的最大隙比组成床面泥沙的最大隙比m- -启动时床面泥沙隙比启动时床面泥沙隙比- -泥沙密度泥沙密度1- -水的密度水的密度- -平均直径平均直径50
8、d四、应用举例四、应用举例一个独腿的海洋石油平台，在水深一个独腿的海洋石油平台，在水深 D D21m21m 的海域坐底作业，试的海域坐底作业，试 计算建筑物的基础附近，海底泥沙计算建筑物的基础附近，海底泥沙 d d 0.01mm0.01mm 的起动流速。如遇五的起动流速。如遇五50 十年一遇的设计风暴十年一遇的设计风暴( ( H H9m9m； 135m135m；T T10s)10s)试计算波浪冲刷试计算波浪冲刷 作用的最大深度。作用的最大深度。 解：解： =0.245=0.2450.222lgd0.222lgd =0.689=0.689m50如如=1.7=1.7 ,=0.63,=0.63m11
9、43则则 =0.059=0.05974. 1101024. 04711)105 .13()d(4 . 064 . 050利用启动流速公式利用启动流速公式5014 . 0504)()(100698. 0gddvcm ms s72. 0108 . 9117 . 171174. 10698. 05 cv即当波浪底速达到即当波浪底速达到 0.72m0.72ms s 时，底部泥沙开始冲刷。时，底部泥沙开始冲刷。 利用最大流速公式利用最大流速公式 hshgHnv4max2 max224 vgHnhsh 22272. 0135938. 157.12 ghsh h=52.75（m）五、防止海洋平台基础的底部淘刷的方法五、防止海洋平台基础的底部淘刷的方法 1.1. 用覆盖物来保护原来的海底用覆盖物来保护原来的海底 在基础周围投放石子在基础周围投放石子 在基础周围投放装满砂子、卵石或石块的袋子在基础周围投放装满砂子、卵石或石块的袋子 安装裙板安装裙板 2.2.减小水流的速度减小水流的速度 使用防冲刷网、成层沉积装置等使用防冲刷网、成层沉积装置等 3.3.改变水流方向改变水流方向 把水下结构物做成流线型，防止形成旋涡把水下结构物做成流线型，防止形成旋涡
